gergely istván - elektrotechnika

7/24/2019 Gergely Istvn - Elektrotechnika

1/576

Gergely Istvn

Elektrotechnika

/ffjress


2/576

Gergely Istvn: Elektrotechnika

Lektorlta: Laczkovich Jnosn

Gergely Istvn - General Press

Bortterv: ro!ek "#$n

%elel&s szerkeszt&: %'leki Beta

Javtott kiads

ISBN 963 9076 (( (

)ia#*a a General Press )ia#%elel&s kia#: Lantos )l+nn 'gyvezet&Iro#al+i s +,vszeti vezet&: Lantos )l+n


3/576

5

Tartalomje!"#k

1. Is+erke#s az elektrotechnikval s az elektronikval.. ....../0// Egy kis t$rtnele+ .......... ............./0

/1 2illa+ossgtan3 elektrotechnika3 elektronika ......./4/( 5z elektrotechnika +,szaki t6#o+ny . .............. /7/(/ 5z elektrotechnika3 a +ate+atika s a 8izika ka9csolata ..../7 /(1 rtkegysgek s 9re8i;6+ok... ....... ........./< /(( 5z $ssze8'ggsek !rzolsa . ... ..........1= /(> ?ze+lltets s +o#ellezs ..... ...... ..... .11

1 )$lcs$nhatsok s az anyag szerkezete................ 1(1/ 5z ato+ szerkezete s a villa+os k$lcs$nhats ....... ..

..1( 11 5 villa+os tr s a 8esz'ltsg ..... .......... ..

.. .17 11 l 5 villa+os tr ...............17111 5 8esz'ltsg ..... . .. . .... .17

1( 5z ato+ elektron*nak energi*a .................1 5z ra+er&ssg s a +gneses k$lcs$nhats. .... .....

.(= 1>/ 5z elektro+os ra+ ..... ....... ............(= 1>1 5 +gneses k$lcs$nhats . ...... . .... . (=1>( 5 t$ltshor#oz se!essge .... ...... ..... (/

10 @csszerkezet s k$tsek .. .. . .....(1

10l 5 kristlyrcs . . ........ .... ... ......... (1101 5z ionos k$ts. .. ... ...... .. .((10( 5 kovalens k$ts.... . . ......... .... ...((10> 5 8+es k$ts .... ....... .. . . .(>

14 5 sza!a# t$ltshor#oz h&+ozgsa ...................(>14l 5z ato+ok s az elektronok h&+ozgsa .... .... ....(> 141 5z elektron ter+ik6s se!essge .. .. ... . ......(0

17 Ellenlls s vezets .. ...... .... . .. ... ...... (417/ 5 vezets .... . . ....... ..... ........ ... (4

171 5z ellenlls +irit k$lcs$nhats . ...... .......... .(41< 2ezet&k3 8lvezet&k3 szigetel&k ... .. .......... .. ....(7

1


4/576

6

(( h+ t$rvnye ... ... ... ..... .... .>>(> 5z elektronika s az h+ t$rvny........... ..........>0(0 5z ellenlls +eghatrozsa. .... . ......... .... ..>7(4 5z ellenlls h&+rsklet8'ggse ........... .... ..... ...>A


5/576

(7 5z ellenlls +int alkatrsz ........ .... ............. 0=(7 l 5z ellenlls szerkezeti 8el9tse .......... 0=(71 5z ellenlls rtknek !elltsa .........0/(7( 5z ellenlls nvleges rtke s t,rse.. .......... 01(7> )'l$nleges ellenllsok ............ .... .... ... 00

(7>l Cer+isztorok ............ ....... 00(7>1 %esz'ltsg8'gg& ellenllsok .............. 07

> 6nka3 tel*est+ny s hats8ok..... .... .... ............. 0A>/ 2illa+os +6nka.. ...... . ..... ... .. .. 0A

>1 2illa+os tel*est+ny . ........ .... ......0A>1/ 5 tel*est+ny +eghatrozsa ..... ............ 0A>11 5 8ogyasztk tel*est+nye ........................ 4=

>1( Ellenllsok terhelhet&sge . . .............4/>( Dats8ok. . ........ .. .......41

0 Passzv villa+os hlzatok . . ..... . .......... . ...40

0/ 5 villa+os hlzatok cso9ortostsa. ... ............. 4001 )irchho88 t$rvnyek ... ....... .. ......... 40

01/ 5 cso+9onti t$rvny ............. ......... 40011 5 h6rok t$rvny ....... .. . .. .............. 44

0( Passzv kt9l6s hlzatok ere#& ellenllsa ....... ......47 0(/ ?oros ka9csols ..... . ......... ............ 47 0(1 Prh6za+os ka9csols.... . ..... 4 Fevezetes 9asszv villa+os hlzatok ............... . . 710>/ 5 8esz'ltsgoszt ..................

710>// 5 8esz'ltsgoszts t$rvnye... ........ . 710>/1 5 8esz'ltsgoszt............... ..... 7(

?>/( Potencio+terek ................ ... .. 7>0>L(/ 5 9otencio+terek szerkezeti 8el9tse ... 7>

0>/(1 Potencio+ter *elle+z&k... ....... ..

70 0>/(( Cri++erek ................ ... 740>/> 5 8esz'ltsg+r& +rshatrnak kiter*esztse . ...77 0>/>/ 5z ala9+,szer ..............

... 770>/>1 5 8esz'ltsg+r& +rshatrnak !&vtse.

770>1 5z ra+oszt..... . .. ..... .....7A0>1/ 5z ra+oszts t$rvnye.... .............. 7A

0>11 5z ra++r& +rshatrnak !&vtse .........( 5 heatstone h# ... . ............... .

.


6/576

4/ 5 villa+os energia h&egyenrtke ........ ..............


7/576

4>( 2ezetkek +retezse s az ra+s,r,sg .. .1 Ellenka9csols ........... . . ... .AA7>( Prh6za+os ka9csols ...AA7>> 2egyes ka9csols .. ... ......... AA

70 Genertorok helyettest& k9ei ..................../==70/ 5 helyettest& k9 8ogal+a . ... ....../==701 5 Chevenin helyettest& k9 ........./=/70( 5 Forton helyettest& k9 ........................./=/70> 5 helyettest& k9ek tsz+tsa ...... ........../=/700 5z i#elis genertorok *ellegg$r!i......... . .../=1 704 Pl#k ........ .. . . ........... /=1

74 5 sz69er9ozci ttele .... .... . ... ./=077 Genertorok !els& ellenllsnak +eghatrozsa .............../=47< Genertorok tel*est+ny viszonyai . . .. . ./=4

7


8/576


9/576

/ 5 k+iai korrzi /1>1 5z elektrok+iai korrzi /1>

1/ 5 korrzis galvnele+ /1>11 5z elektrolitik6s korrzi 8a*ti /101( )!orra+ korrzi /10

( )orrziv#ele+ /14A 5 villa+os tr s *elensgei /1A

A/ Er&hats elektro+os tr!en /1AA//Ho6lo+! t$rvnye /1AA/15 trer&ssg /1AA/(5 villa+os tr sze+lltetse /( =A/>5 8esz'ltsg s a trer&ssg ka9csolata /(=

A1 5 villa+os tr *elensgei /(/A1/5 villa+os kis'ls /(/A115 cscshats /(1

A1(5z elektro+os +egoszts /((A1>Elektro+os rnykols /(>A105z elektro+os trer&ssg s az anyag ka9csolata /(0A14egoszts szigetel& anyagok!an /(4

A14/ 5 9olarizci /(4A141 t'ts3 t'tsi szilr#sg /(7A14( ielektro+os vesztesg /( 5z elektrosztrikci /( 5 kon#enztor />/A>/5 skkon#enztor />/A>1)on#enztor +egol#sok />(

A>1/ llan# ka9acits kon#enztorok />(A>11 2ltoztathat ka9acits kon#enztorok />0

A>(5 kon#enztor energi*a />0A>>5 kon#enztor vesztesgei />4A>0)on#enztorok ka9csolsa />4

A>0/ Prh6za+os ka9csols />4

A>01 ?oros ka9csols />7


10/576

A>0( 2egyes ka9csols ...... .../>4 5 kon#enztor 8elt$ltse s kis'tse ............ ......./>A

A>4/ 5 8elt$lts 8olya+ata ........ ... . ......../>A A>41 5 kis'ts 8olya+ata. ........... .........../0= A>4( 5z i#&llan# ......... ... ......... . /0=

A>4> 5 t$lts s a kis'ts k'l$nleges esetei ....... ..../0//= Elektro+os ra+ k'l$n!$z& k$zegek!en ...................

../0( /=/ Elektro+os ra+ lg'res tr!en............ ........../0(

/=// 5z elektron +ozgsa ho+ogn villa+os tr!en ......./0( /=/1 5 trt$lts hatsa.. ................ ...../00 /=/( 5z e+isszi ............ ............... .../04

/=/(/ 5z e+isszi 8ogal+a s 8a*ti...... ...... !04 /=/(1 5 ter+ik6s e+isszi ....... . ........../04 /=/(( 5 8otoe+isszi .... ... ................. ./07 /=/(> 5 szek6n#er e+isszi......... ...... .. . ./07 /=/(0 5 tre+isszi. ........ .... ......../0 5z elektron !el9se 8+!e .... ..... ...... .../0 Elektro+os ra+ 8lvezet&k!en.... ....... ...... . .. ..../40/=>/ %lvezet& anyagok ... ........... ..... ......

./40/=>1 5 sa*t vezets ............ ........../44/=>( %lvezet&k szennyezse .............. ...... ../47

/=>> 5 sza!a# t$ltshor#ozk +ozgsa a 8lvezet& kristly!an. ./4Al =>>/ ozgs er&tr hatsra/4A/=>>1 5 #i88zis ra+ s a h&ele+ .......... ... ../7=

/=0 5 +ozgs irnyra +er&leges elektro+os tr hatsa ........ .../7//=4 5z elektronika s a t$ltshor#oz se!essge . ... .. ....... ..../7( // 5

+gneses tr s *elensgei ......... .......... ............ ../70 ///5 +gneses k$lcs$nhats ....... .............. .../70//ll 5 +gneses tr...... ....... ..... ......... ...../70

///1 5z llan# +gnes ...................../70///( 5 +gneses in#6kci ........... ........./74

//1 ra++al ltrehozott terek ...................... /77//1l 2ezetkek +gneses tere ....... ............ ..../77//11 Cekercs +gneses tere ................... ./7


11/576

//( 5 +gneses teret *elle+z& +ennyisgek ................../7A //(/ gneses in#6kci s 8l6;6s .................. /7A //(1 Ger*eszts.... ....... ..... ............. .... /7A //(( gneses trer&ssg . .... .. . . ............../


12/576

10

//(> gneses 9er+ea!ilits . ........... .... / 5z anyagok viselke#se +gneses tr!en ...... ............

/l Ele+i +gnesek3 #o+nek ......... ....... ../1 5z anyagok cso9ortostsa r szerint ......... . . ..

/( 5 +gnesezsi g$r!e. ........ ......... ......... /> 5 hiszterzis ...................... ///>0 5z anyagok cso9ortostsa Be szerint ........... ... /0l )e+ny+gneses anyagok. ......... .. /01 Lgy+gneses anyagok ............. /4 5 +agnetosztrikci ............... ....... /


13/576

11

/(/(1 "sszegzs vektor #iagra+!an... ....... ..11>/(1 Ellenlls a vltakoz ra+k$r!en.... ........... ....

... 114 /(1/ %zis viszonyok... ....... ........... ..... .. 114/(11 5 vltakoz 8esz'ltsg s ra+ e88ektv rtke.... ... . .

114


14/576

/(( @eaktancik11/((11 5 ka9acitv 8ogyaszt tel*est+nye .........1(0/((1( 5 kon#enztor reaktanci*a ....... ... ..1(4

/((1(/ 5 ka9acitv reaktancia +eghatrozsa.... .1(4/((1(1 )a9acitv reaktancik ka9csolsa ..... ....1(7/(> I+9e#ancia s

a#+ittancia . . . . . . . .1(A/(0 "sszetett vltakoz ra+k$r$k ............................1>=

/(0/ ?oros @-L ka9csols .................. ........1>=/(01 Prh6za+os @-L ka9csols ............. .........1>1/(0( 5 val#i tekercs +int @-L ka9csols ...... .........1>>

/(0(/ 5 tekercs helyettest& ka9csolsa ........ .....1>>/(0(1 5 tekercs vesztesgnek ki8e*ezse ...........1>0 /(0> ?oros

@-H ka9csols . . ... .......... ......1>4 /(00Prh6za+os @-H ka9csols. . . ....... .......1>A /(07 5 soros @-L-H ra+k$r. .....................10= /(0< 5 soros rezg&k$r .................. ............ ..10/

/(01 Elektro+gneses h6ll+ok . .. . . .17=

/0 5 transz8or+tor . .. ... . .17(/0/ 5 transz8or+tor sz'ksgessge ............. ............ 17(


15/576

/01 5 transz8or+tor elvi 8el9tse . .. . . .... .17(/0( 5z i#elis transz8or+tor +,k$#se ...17>

/0(/ res*rsi lla9ot . .......17>/0(/l 5 +gnesez& ra+ ... 17>/0(/1 5 9ri+er s a szek6n#er 8esz'ltsg nagysga 17>

/0(/( 5 8esz'ltsgek 8zisa .170/0(/> 5 8esz'ltsg tttel t$rvnye .. ....174

/0(1 Cerhelt lla9ot ................. ...174/0(1/ 5z ra+ tttel t$rvnye ........ .. 174/1 5 transz8or+tor vesztesgei s hats8oka....... . .17/ @z- s vasvesztesg .. .. .171 ?zrs. .. . . .17( 5 transz8or+tor hats8oka . .. . .17A

/00 ,szaki *elle+z&k .. . . . . ...17A/00/ @$vi#zrsi 8esz'ltsg .. ...... .... 17A/001 @$vi#zrsi ra+... .......... ....... ::M


16/576

/7> Egyenra+ +otorok....... ...... ......... .. (=1/7>/ 5z egyenra+ +otor szerkezete s +,k$#se ...... . .(=1

/7>1 Ger*esztsi +egol#sok ... . .... ..... ...(=(

/7>1/ Ger*eszts llan# +gnessel ........ ... .(=(

/7>11 )'ls& ger*eszts ............. .......... .(=>/7>1( Ger*eszts ka9ocs8esz'ltsggel.. ...... ....(=0

/70 5z 6niverzlis +otor ........... ........ ..... .... ....(=4/74 2ltakoz ra+ +otorok ............. ... .... .....(=4

/74/ 5 8org +gneses tr ........... ...... .(=4/741 Dro+8zis aszinkron +otorok ............ ......(=7

/741/ 5z aszinkron +otor +,k$#si elve ....... ...(=7/7411 5 csszgy,r,s +otor .......... ....... .(= 5 kalicks +otor .... .............

...(=A/74( ?eg#8zis aszinkron +otorok.... .......... .. ..(/=

/74> 5z rnykolt 9l6s +otor .......................(///


17/576

...(1 Dlzati ren#szerek. .. ... .. ... ......

.....((=


18/576

/A(0 Orintsv#el+i osztlyok . ...((//A(0/ 5z rintsv#el+i osztly 8ogal+a .......... ((//A(01 F6lla#ik rintsv#el+i osztly ............ ((1/A(0( Els& rintsv#el+i osztly ............... ((1/A(0> so#ik rintsv#el+i osztly .............. ((1

/A(00 Dar+a#ik-rintsv#el+i osztly.... . .. (((/A(45z I osztly rintsv#el+i +egol#sai . ... .......

((( /A(4/ 2#&8l#els............. ............((( /A(41 F6llzs.. ... ....... ......... ((> /A(4( ra+v#& ka9csols... ...... ........... ((0

/A(75 II osztly rintsv#el+i +egol#sai.. .... .......((4/A(7/ )ett&s szigetels . ......... ... ..... ((4 /A(71 2#$elvlaszts....... ............... ((7

/A(< 5 III osztly rintsv#el+i +egol#sai ...... ....... (( Elektronikai +rsek s az rintsv#ele+......... .......... ((A

/A>/ ra+k$r$k $sszelltsa............. ..... ..... ((A/A>1 5 v#&vezet& zavar hatsa ....... . ..........(>=

/A0 Ceen#&k ra+'ts esetn ...... ........ ........ (>1/A0/ 5 teen#&k sorren#*e .... .............. . ..... (>1/A01 5z ra+'t$tt kisza!a#tsa az ra+k$r!&l .......... ....(>1/A0( Els&seglyny*ts ................... ............ (>(


19/576

1

1. ISMERKEDS AZ ELEKTROTECHNIKVAL S AZ

ELEKTRONIKVAL

1.1 Egy kis trtn!"

5 g$r$g$k +r az kor!an szrevettk3 hogy a gya9*val +eg#$rzs$lt !orostynk& a 9orsze+eket3 illetve a ha* s gya9*szlakat +aghoz vonzza 5 *elensget a !orostynk& g$r$g neve QelektronR 6tn elektro+osnak neveztk el Is+ertk a +gneses *elensgeket is3 6gyanis agnesia tarto+ny6k hegyei!en3 olyan vastartal+ rcet talltak3a+ely csak a vasra3 vagy egy +sik +gneses t6la*#onsgokat +6tat rcre volt hatssal3

+s 8+ekre s anyagokra ne+ Ezt a vask$vet +agnetitnek neveztk3 s e!!&l szr+azika +gnes szav6nk5 g$r$g$k is+ereteit csak a S2II-S2III szza#!an siker,lt *elent&sen tov!!8e*

leszteni tto G6ericke Q/4=1-/4


20/576

ram folya dkokban

gzokban

1.# Vi!!$"%ss&gt$n' !ktr%t()nik$' !ktr%nik$

5 villa+ossg +a +r k$rnyezet'nk!en +in#en'tt *elen van 5 r#i3 a televzi3a k'l$n8le hztartsi g93 a tele8onksz'lk3 a sz+olg93 s&t a +r&+,szerek t$!!sgeis villa+os elven +,k$#ik 5 villa+ossg azon!an ne+csak technikai eszk$zeink!en 8or#6l el&3 hane+ az l&vilg!an3 s&t az lettelen ter+szet!en is 5z e+!er sz+ra oly 8lel+etes3 #e egy!en cso#latos vill+ls 9l a legrge!!en is+ert villa+os *elensg 5zl&lnyek k$z'l az elektro+os r*a3 illetve az elektro+os angolna ra+'tssel k!t*a ell#ozatt3 s gyenge villa+os 8olya+atok za*lanak le test'nk!en az izo+- s i#egren#szer+,k$#se k$z!en is 5 sokkal er&se!! k'ls& elektro+os 8olya+atok ezt k$nnyen +egzavarhat*k3 ezrt az i9ar!an s a hztarts!an alkal+azott ksz'lkek villa+os egysgeinek +egrintse veszlyes

5z elektro+os s villa+os elnevezsek egyenrtk,ek 5 ne+zetk$zi szakiro#alo+ ltal!an a g$r$g ere#et, elektro+os ki8e*ezst3 a +agyar nyelv ink!! a vill+ sz!l szr+aztatott villa+os elnevezst hasznl*a

Cho+son 8el8e#ezse ta t6#*6k3 hogy az elektro+ossg az ato+!l szr+azik3 azato+ot alkot rszecskk ala9t6la*#onsga3 s ennek k$vetkez+nye +in#en elektro+oss +gneses *elensg is 5 villa+os *elensgek legltalnosa!! t$rvnyszer,sgeit a 8izika egyik ga3 a villa+ossgtan vizsgl*a3 +g e *elensgek k'l$n!$z& technikai eszk$z$k!en t$rtn& hasznostsval az elektrotechnika3 s az e!!&l ki8e*l$tt k'l$n!$z&villa+os szakt6#o+nyok 8oglalkoznak

)or!!an az elektrotechnikt er&s- s gyengera+ rszre osztottk s az 6t!!ival azonostottk az elektronikt 5z elektronik6st a ne+ elektronik6stl azon!an ne+ az

ra+ nagysga3 hane+ az ra+vezet& k$zeg k'l$n!$zteti +eg5 vezets ltre*$het 8+ek!en Qels&ren#, vezet&kR3 8olya#kok!an Q+so#ren#,vezet&kR3 vala+int 8lvezet&k!en3gzok!an s lg'res tr!en Qhar+a#ren#, vezet&kR 5z elektrotechniknak azt a rszt3 a+elya 8lvezet&k!en3 a gzok!an s alg'res tr!en ra+l elektro+os t$ltsek ltal kivltott *elensgeket hasznost*a3 elektronik

nak nevezz'k Q/-/!raR3 az ilyenelven +,k$#& technikai eszk$z$ket 9e#ig Q#i#a3 tranzisztor st!Relektronik6snak

ELEKTRONIKA

1-1.braAz elektrte"#$ka %s az elektr#$ka ka&slata

5z ra+ok szerinti +egk'l$n!$ztetst ter+szetesen alkal+azhat*6k az elektronikra is: nagy ra+ok esetn tel*est+nyelektronikrl3 +g a!!an azeset!en3 ha az ra+k$rt kialakt ele+ek +rete igenkicsi3 +ikroelektronikrl !eszl'nk Q/ 1!raR 5 kis+retek +iatt az ra+er&ssg is kicsi3 +illi- illetve

+ikroa+9er nagysgren#,

E L E K T R O N I K A

1-'.bra

Tel eslt(%# - *ltal#s +$kr-elektr#$ka elektr#$ka elektr#$ka


21/576

Az elektr#$ka felsztsa


22/576

/7

5z elektronik6s ksz'lkek Qr#i3 C23 tele8on3 sz+tg93 +r&+,szerek3irnyt !eren#ezsek st!R k$z$s *elle+z&*e3 hogy

/ 5lkatrszek!&l llnak $" alkatr#s" e! %erende"#s ol!an elemi e!s#e& amel!t#r'oat%an tov%% csak roncsolssal os"that() Da +gis +egtessz'k3 ere#eti8ela#atra alkal+atlann vlik3 +egse++is'l 5z elektronika sok8le alkatrszt nagy

+ennyisg!en hasznl1 5 +,k$#s'kre *elle+z& elvek szerint +egvlasztott ra+k$r$k!&l llnak *ramk+rnek

neve"",k a ve"et-vel +ss"eka.csolt alkatr#s"eknek a"t a rends"er#t& amel!nekmehatro"ott elektromos '/nkci(ja van Qer&st&3 egyenirnyt3 sz,r& st!R $"ramk+r+k k+"+tti ka.csolatot a k#s",l#k t+m%v"lata va! %lokks#mja m/tatjame)

?a*tos helyet 8oglal el az alkatrszek k$z$tt az integrlt ra+k$r 5 !enne kialaktott ra+k$ri ele+ek Qellenllsok3 tranzisztorok st!R ne+ vehet&k ki !el&le3 Qne+ isezek!&l lltottk $sszeR3 6gyanakkor az egsz egy ra+k$rt alkot 5 !enne lv& ellenllsok s tranzisztorok teht ele+ei3 #e ne+ alkatrszei az integrlt ra+k$rnek 5z integ

rlt ra+k$rre ezrt egyszerre kell alkal+azni az alkatrsz s az ra+k$r #e8inci*t: a"interlt ramk+r elektromos '/nkci( elltsa alkalmas alkatr#s")

( ,k$#s'k k$z!en vala+ilyen in8or+cit hor#oz *elet hasznlnak3 s enneksegtsgvel in8or+cit a#nak3 in8or+cit tov!!tanak3 vagy in8or+cit #olgoznak8el 5z elektronika s az in8or+atika ezrt egy+stl elvlaszthatatlan3 s e+iatt az elektronika tan6lsa k$z!en ne+csak a le*tsz# villa+os 8olya+atot kell +a*# +egis+ern'nk3 hane+ az in8or+cival $ssze8'gg& 8ontosa!! 8ogal+akat is

1.* A+ !ktr%t()nik$ ",s+$ki t-%"&ny

1.*.1 A+ !ktr%t()nik$' $ "$t"$tik$ s $ /i+ik$ k$0(s%!$t$

Ez a k$nyv els&sor!an azok rszre ksz'lt3 akik a +egszerzett villa+os ala9is+ereteket az elektronikai tan6l+nyaik!an kvn*k 8elhasznlni 5z elektronikai *elensgek+egrtshez sz'ksges sok8le villa+ossgtani s 8izikai 8olya+atokkal ezrt az elektroniknak alren#elve 8oglalkozik Igyekszik azokat rszletesen +eg+agyarzni s ren#szerezni 5 8ontosa!! $ssze8'ggsekre egy vagy ktszeres keretezs3 illetve vastag !et,skie+els hv*a 8el a 8igyel+et

Egy elektronik6s ksz'lk!en egy+ssal szorosan $ssze8'gg& 8izikai 8olya+atokza*lanak le3 a+elyek $sszessgt a ksz'lknek3 +int ren#szernek a +,k$#seknt rtel+ez'nk 5 +,k$#s +egrtst nagy +rtk!en nehezti3 hogy a 8olya+atok az e+!errzkszerveivel ltal!an ne+ rzkelhet&k3 a 8ell9& lla9otokra csak +rsi ere#+nyek!&l k$vetkeztethet'nk @en#szeresen +eg kell ezrt +a*# lla9tan6nk3 hogy a helyes +,k$#shez +ilyen nevezetes 8esz'ltsg- s ra+rtkek tartoznak3 hogyan lehetezeket +rssel +eghatrozni3 illetve azt3 hogy az ett&l val eltrs +ilyen hi!ra 6talErre szolglnak a k'l$n8le +r&+,szerek s +rsi el*rsok


23/576

1.*.# Mrtkgysgk s 0r/i-"%k

int +in#en +,szaki t6#o+ny!an az egyes +ennyisgeket az !c !et,ivel *el$l*'k az elektrotechnik!an s az elektronik!an is Gyakran a g$r$g !c kis s nagy!et,ire is sz'ksg van 5 sok8le +ennyisg +iatt sa*nos 6gyanazt a !et,t t$!!sz$r is

hasznlni kells esetek!en a +ennyisg azonos3 #e a *ele k'l$n!$z& 5 +egtett t3 a tvolsg3

vagy vala+inek a szlessge 9l +in# hosszsgnak 8elel +eg3 ennek ellenre a hosszsg *ele ltal!an az l, az t *ele azs, a kt trgy k$z$tti tvolsg viszont a d!et,

5 +ennyisgeket #&lt !et,vel *el$l*'k3 s rtk'ket ltal!an ?I +rtkegysg!ena#*6k +eg

5z ?I Q?yste+e Inte+ational , nitsR ne+zetk$zileg el8oga#ott +rtkegysgren#szer 7 ala9 s 1 kiegszt& +rtkegysget tartal+az E +ennyisgek *ele s +rtkegysge az /-/ t!lzat!an tallhat Da egy +ennyisg +rtkegysgt akar*6k +ega#ni3 a *elt U V *elek k$z kell tenni Pl U l] W +3 a+i azt *elenti3 hogy a hosszsg +rtkegysge a +ter

ennyisg rtkegysg

Feve Jele Feve Jele

Dosszsg l +ter +C$+eg m kilogra++ kgI#& t szek6n#6+ s5ra+er&ssg J a+9er 5

D&+rsklet T kelvin )5nyag+ennyisg n +l +ol%nyer&ssg Iv kan#ela c#

)iegszt& +rtkegysgek?z$g a3 U(3 ) st! ra#in ra#Crsz$g w sztera#in sr

1-1.tblzat.Ala& %s k$e%szt0 I (%rt%ke)s%ek

5z ala9egysgek szorzsval illetve osztsval a szr+aztatott +rtkegysgeketka9*6k3 a+elyeknek k'l$n *ele s neve is lehet Fhny 9l#a:

?e!essg: JeleX v

?zaMr+aztat sa: v YM t

i#& 2-s

rtkegysge: Uv] 2 UsV W + Ut] s


24/576

Gyors6ls: Jele: a.

3 3 se!essg v?zannaztatasa: a i#& 2-

+

rtkegysge : UaV W UvV 2 s - +[ t] s

Er&: Jele: F.

?znnaztatsa: F t$+eg Z gyors6ls W ma .

rtkegysge : [ F] - [ m][a] 2 kgZ W F QFeTton3 e*ts# : nytonRs

6nka: Jele: W .

?znnaztatsa: W 2 Er& Z t WF s.

rtkegysge : [W] W U%VZUsV 2F Z + F+ Qnyton+terR

/ F+ W / J QJo6le3 e*tse: #zslR

Cel*est+ny: Jele: P.3 3 p +6nka W

zannaztatsa: 2--2 -.i#& t

rtkegysge : UPVW UV 2 I ... QattRUtV s

5z 6t!!i $ssze8'ggs tren#ezsvel a +6nka egy +sik +rtkegysgt ka9*6kUJll W [P] [t] W Zs W s QTattszek6n#6+R3 vagyis / F+ W / J W / s Ezek!en a +r

tkegysgek!en a#*6k +eg a h$3 a helyzeti3 a +ozgsi st! energit isint lthat egy sznnaztatott +rtkegysg!&l *a!! sznnaztathat3 a +rtk

egysgekkel 9e#ig 6gyangy vgezhet& +,velet3 +int a +ennyisgekkelDa a +ennyisg tl kicsi vagy t,i nagy3 a k$nnye!! kezelhet&sg r#ek!en /=

egsz sz+ 9ozitv vagy negatv kitev&*, hatvnyaival a#*6k +eg nagysgt Ezeket #eci+lis QtzesR szorzknak nevezz'k s a gyakra!!an el&8or#6lknak k'l$n neve s *elevan Pl /=== + W /=( + / k+3 ahol az /===-et a +rtkegysg el rt k !et,vel3 az nel&taggal vagy 9re8i;6++al helyettest*'k3 +elyet kilo-nak e*t'nk

5z elektronik!an el&8or#6l +ennyisgek nagysgren#*e szles hatrok k$z$ttvltozik 5 /=-is/=[/< nagysgren#ek k$z$tt hasznlt 9re8i;6+ok nevt s *elt az /-1

t!lzat tartal+azza

t

?


25/576

20

?zorzsz+ Feve Jele

/\l< / e;a E/=/0 W / 9eta &/=/1 W / tera C/=A W / giga G/=4 W / +ega +/\( W / kilo k l=-( =3==/ +illi +/=--]X W =3=== ==/ +ikro 4I =-A 2 =3=== ==/ nano n/=-/1 W =3=== BBB BBB ==/ 9iko 9I =-/0 2 =3=== BBB BBB BBB ==/ 8e+to 8 l\-/< =3=== ==/ atto a

1-'.tblzat.5ref$67(k

Or#e+es +eg8igyelni s +eg*egyezni3 hogy az 8j 9re8i;6+ /-szeres rtknll9 !e3 s a 9re8i;6+ *ele +in#ig nagy !et,3 ha a kitev& 9ozitv Qkivtel kilR3 s +in#igkis !et,3 ha a kitev& negatv^ Z

1.*.* A+ ss+/2ggsk &3r&+%!&s$

5 k'l$n!$z& +ennyisgek k$z$tti ka9csolatot sokszor csak koor#inta-ren#szer!en !rzolva lehet kell&en sze+lletess s ezzel rthet&!! tenni Leggyakra!!an a 8esz'ltsg QR3 az i#& QtR s a 8rekvencia (j) 8'ggvny!en kell ra+ot illetve 8esz'ltsget!rzolni 5 tengelyek l9tke lehet lineris s logarit+ik6s3 gy lin-lin3 ^n-log3 log-lin slog-log varicik 8or#6lhatnak el&

5 logarit+6s egy +ate+atikai +,velet s kitev& keresst *elent 5+ikor a /= Z /=-et /=13 a /= Z /= Z /=-et /\( alak!an r*6k3 akkor hatvnyoz6nk /= a hatvny ala9*a3 ' s39e#ig a kitev&3 a+i azt *elenti3 hogy a l =-et ennyiszer kell szorz6l hasznlni3 hogy ahatvnyozs ere#+nyt /=1-nl az /==-at3 /=(-nl az /===-et +egka9*6k Logarit+6skere sskor ennek 8or#tott*t vgezz'k: a hatvnyozs ere#+nye s a hatvny ala9*ais+ert3s a kitev&t keress'k 5 lgl _ egyenlet 9l azt *elenti3 hogy keress'k azt asz+ot3 a+elyre a /=-et kell e+elni3 hogy ere#+ny'l /==-at ka9*6nk 5z el&z&ekrtel+!en ez13 vagyis lgl 1 Ennek +int*ra lgl /3 lgl ( s lgl 2 =

Pl#ink!an a hatvny ala9*a /= volt3 ezrt ezt a kitev& keresst /=-es ala9 logarit+6snak nevezz'k s ^g-vel *el$l*'k ?ok ter+szeti *elensg ne+ /=-es3 hane+ e ala9logarit+6s szerint +egy vg!e Ezt +egk'l$n!$ztets'l ln-el Qlogarit+6s nat6rlisR *el$l*'k 5z e k'l$nleges3 a Jt-hez hasonl sz+ Hsak vgtelen sz+ sz+*eggyel rhat le3s a sz+sorren#!en nincs is+tls Dat sz+*eggyel lerva:

e 137/


26/576

l 1l.

\'\

'\

......

6

'log-lin -=m

10

x

5z /-(!rn lineris s logarit+ik6s l9tk, tengely lthat %igyel*'k +eg3 hogya logarit+ik6s tengely egy-egy !eosztshoz /=-szeres rtk tartozik^ Egy ilyen szakaszt#ek#nak Qtzes egysgnekR nevezz'nk 5 e !ra egy #ek# !eosztst +6tat*a 5 #ek#on !el'li osztsok ne+ egyenletes s,r,sg,ek

a9-10 0 10 20 (= :; 0=

Z1 -1 = 1 1 ( >10 10 10 10 10 10 10

!R

0.01 0.1 10 100 1000 10000

10# 0 4 7 < A /=

1-3.braL$#er$s =a9 %s lar$t($k7s =b %s e9 beszts8 kr,$#ta-te#el)

5z !rzolsi +# +egvlasztsa nagyon 8ontos3 +ert 6gyanaz a 8'ggvny a k'l$n!$z& l9tk, ren#szerek!en tel*esen +s g$r!t a# Ql->!raR3 s a sza!lyok 8elis+erse is csak helyes l9tk, !rzols esetn lehetsges r +ost r#e+es azon!an +eg*egyezni3 hogy a logarit+ik6s tengelyen !rzolt +ennyisg g$r!*e 6gyanolyan3 +inthaa +ennyisg logarit+6st !rzolt6k volna lineris l9tk!en 5 logarit+ik6s l9tk,

/= )

A

>

(1/

/ 1 ( > 0 e 7 e g /== / 1 ( > 0 4 7 < A /=

;>1 /=

1-:.bra

11 1

l$#-l#

?M`


27/576

Az 1/6 f@%#) k@l#bz0 l%&t%kbe# brzla


28/576

tengelynek nincs = 9ont*a Qez a logarit+6s 8'ggvny +iatt van gyR3 ezrt az ; s y tengely tallkozsi 9ont*a a tengelyeken !rhova eltolhatAz !rn 0!. =3/-nl tallkoznak

Fhny 8'ggvny annyira *elle+z& egy alkatrszre vagy ra+k$rre3 hogy rtekintve azonnal 8elis+erhet& +elyikre vonatkozik int egy 8nyk9 +eg+6tat*a az alkatrszvagy ra+k$r leg8ontosa!! t6la*#onsgait3 *ellegzetessgeit3 ezrt a" U-I menn!is#ekra'ik/s ka.csolatt jelle+r%#nek va! karakteris"tiknak neve"",k) s +ennyisgek esetn k'l$n +egk'l$n!$ztet& *elz&t is hasznl6nk3 9l ra+er&stsi *ellegg$r!e38rekvencia tviteli *ellegg$r!e3 irnykarakterisztika st!

1.*.4 S+"!!tts s "%!!+s

5 ter+szett6#o+ny!an nagyon sok olyan +ennyisg3 *elensg s 8olya+at van3a+elyet elk9zelni3 +egrteni ren#kv'l nehz3 9ontosan lerni3 !rzolni +g neheze!!5 villa+os s +gneses tr 9l az rzkszerveinkre ne+ hat3 #e +,szerekkel ki+6tathat

Ltezik3 #e ne+ lthat Ilyen esetek!en hasznl*6k a sze+lltetst3 a+ely a lthatatlant9r!l*a lthatv3 s ezen kereszt'l rzkelhet&v s rthet&!! tenni 5 villa+os s+gneses teret Q+ez&tR 9l vonalak ra*zolsval tessz'k elk9zelhet&v 5 valsg!an atr!en nincs vonal3 csak vala+ilyen k$lcs$nhats3 a+elyet viszont ne+ lehet egy 9a9rla9on !rzolni

g neheze!! egy !onyol6lt ren#szert s annak 8olya+att +egrteni3 !e+6tatniIlyen esetek!en +o#elleket hasznl6nk 5 +o#ell a valsgot +in#ig csak k$zelti3 annakvala+ely 8ontos *elle+z&*t kie+eli annak r#ek!en3 hogy a lnyegi $ssze8'ggseketk$nnye!! legyen +egrteni ?okkal egyszer,!! 9l az ato+ szerkezett s a vele ka9csolatos k$lcs$nhatsokat elk9zelni3 ha az ato+ot alkot rszecskket 9arnyi golyknak

tekint*'k5 +o#ell s a sze+lltets a +egis+ers 8ontos eszk$ze3 +elyekre a t6#o+nyok!an3 gy az elektronik!an is nagy sz'ksg van ?ohase+ sza!a# azon!an el8ele*teni3hogy a +o#ell a valsgot +in#ig leegyszer,stve +6tat*a

Ellen-r"- k#rd#sek #s 'eladatok

/ ilyen 8ontosa!! 8el8e#ezsek s tall+nyok segtettk az elektrotechnika kia-lak6lsts 8e*lst_

1 ilyen ka9csolat van az elektrotechnika s az elektronika k$z$tt_

( it nevez'nk elektroniknak_> ilyen *elle+z&kkel ren#elkeznek az elektronik6s ksz'lkek_0 ?orol*6nk 8el in8or+ci +egszerzsre3 tov!!tsra s 8el#olgozsra szolgl

elektronik6s ksz'lkeket3 !eren#ezseket^4 it nevez'nk 9re8i;6+nak_


29/576

#. K5LCS5NHATSOK

S AZ AN6A7 SZERKEZETE

#.1 A+ $t%" s+rk+t s $ 8i!!$"%s k!(sn)$t&s

5z ato+ g$r$g ere#et, sz s oszthatatlant *elent a +r t6#*6k3 hogy az ato+ istov!!i rszekre !onthat3 ato++ag!l s elektron!6rok!l ll 5 +ag 9rotont s Qazegyszer, hi#rognato+ kivtelvelR ne6tront tartal+az3 +g a !6rok!an elektronokattall6nk Q1-/!raR

At((a Elektr#b7rk'-1.bra

Az at( el$ fel%&$t%se

5 ren#szert a k$nnye!! +egrts r#ek!en +in#ig leegyszer,st*'k3 +o#ellezz'k 5z ato++o#ell szerint az ato+ s alkotele+ei is 9arnyi golyk: az elektron!6rkota +ag k$r'l k$r vagy elli9szis 9lyn kering& elektronok alkot*k 5 +o#ell a ren#kv'lkis +retek +iatt is sz'ksges 5 legegyszer,!! hi#rogn ato+ t+r&*e 9l /=-/= +3 a

+ag* 9e#ig csak /\-/0 + 5z arnyok rzkeltetsre egy 9l#a: ha az ato++ag al+anagysg lenne3 a go+!ost,8e* +ret, elektron t&le k! / k+ tvolsg!an keringene

5z ato+ot 8el9t& 9rotont3 ne6tront s elektront ele+i rszecsknek nevezz'k3 sk$z'l'k a 9roton s az elektron elektro+os k$lcs$nhatsra k9es

5 k$lcs$nhats egy+sra hatst *elent3 s ltal!an er&knt nyilvn6l +eg3

a+ely vala+ilyen vltozst okoz C$!!8le k$lcs$nhats van: villa+os3 +gneses3 gravitcis st! ?z+6nkra a villa+os s a +gneses k$lcs$nhats a leg8ontosa!!

5 villa+os k$lcs$nhats az ato+ot alkot rszecskk k$zti k$lcs$nhats egyik8a*t*a 2onz vagy taszt er&knt nyilvn6l +eg Ez a t6la*#onsg *elle+z& az a#ott rszecskre Fe+ sz'ntethet& +eg3 s ne+ vltoztathat +eg3 vagyis llan#an van s

+in#ig 6gyanakkora 5zt a rszecskt3 a+inek elektro+os k$lcs$nhat k9essge van3


30/576

elektro+osan t$lt$ttnek nevezz'k 5zt +on#*6k: t$ltse van3 s t$ltsnek nagysga arnyos a k$lcs$nhat k9essgvel 5 t$ltst \-val *el$l*'k s co6lo+!-!an Qk6lo+!3 a*ele: HR vagy a+9erszek6n#6+!an Qa *ele: 5sR +r*'k l H 2 / 5s Q/ 1> al8e*ezetR

5 9roton s az elektron k$lcs$nhat k9essge3 vagyis elektro+os t$ltse ellenttes 5 9rotont 9ozitvnak3 az elektront negatvnak *el$l*'k 5 ne6tron ne+ +6tat elektro+os k$lcs$nhatst3 t$ltssel ne+ ren#elkezik ?e+leges3 i#egen szval ne6trlis 5+ag a 9roton +iatt 9ozitv t$lts,

F F-E-

% %-E-- ;

a9 !R e9'-'.bra

Kls#"atsk &rt#k =a9> elektr#k =b9> ala($#t &rt# %s elektr# kztt =e9

Proton s 9roton3 illetve elektron s elektron k$z$tt taszt3 9roton s elektron k$z$tt 9e#ig vonz er& l9 8el Q1-1!raR3 vagyis az egyne+, t$lts, ele+i rszecskk taszt*k3 a k'l$nne+,ek vonzzk egy+st

5 9roton s a ne6tron t$+ege k$zel azonos QegysgnyiR3 +g az elektron a 9rotont$+egnek csak /


31/576


32/576

5 +ag!an tallhat 9rotonok sz+t a ren#sz+ +6tat*a +eg3 a 9rotonok s ne6tronok sz+nak $sszege 9e#ig a t$+egsz+ot a#*a ivel az elektron t$+ege elhanyagolhat a 9roton s a ne6tron t$+eghez k9est3 az ato+ csakne+ tel*es t$+ege a +ag!an $ssz9ontos6l

C$+egsz+ 2N 9roton /7 /A 1A (1Elektronok sz+a / 4 /= /> /7 /A 1A 32

) hi s olya / 1 1 1 1 1 1 1$sszesen 4 5 5 5 1 5 5 1

L hi s olya 1 1 1 1 1 1 1o olya 1 4 4 4 4 4 4

$sszesen < 7 < < 7 hi s olva 1 1 1 2 1

o olva 1 H 4 4 4# olya /= /=$sszesen 7 7 4 4

F hi s 9lya / / 19 9lya

-1

$sszesen 4 4 2egyrtk / > = > / / / >

'-1.tblzat N%"#) at( elektr#"%j#ak szerkezete

((>o - - - -


33/576

Egy h*on leg8el*e!!

#! elektron lehet3 ahol n a h* sorsz+a Q) W /3 L W 1 st!R 5z els& h*on gy 1 Z l1W1 Z / 13 a +so#ikon 1 Z11 2 1 Z> 2 !raR

T---- -- ---------------4f -

--- -------------- --------- sd

4s---ZZZ- ZZ Z---- ?9

4d N 32db

.......----- Hs

-- -- ._..... ............ ------------4p .

\; --- ---------....... ---- ------ 3d -

:s

Z-(9+ 1G,b

---- -3s -

L Q1- -W -- - d d d d L 8db

K =19. s

2db

9

,b,

10db

-/sf

1:,b

K ',b

'-:.braAz elektr#"%j szerkezete

?z+6nkra leg8ontosa!! a k'ls& h* leg6tols 9ly*a3 +ert az ezen tallhatelektronok sz+a hatrozza +eg az ato+ elektro+os s vegyi t6la*#onsgait

5 9lykat s3 93 # s 8 !et,vel *el$l*'k 5z s 9lyhoz leg8el*e!! 13 a 9-hez 43 a#hez /= s az 8-hez /> elektron tartozhat 5z els& Q)R h*!an csak s3 a +so#ik!an QLRs s93 az -!en s3 9 s #3 s&t az F-!en +r f9lya is lehet

8#lda Egy rz ato+!an 1A elektron3 1A 9roto3n s (0 ne6tron van ekkora a rzren#sz+a s t$+egsz+a_

@en#sz+ 9rotonok sz+a W 1AC$+egsz+ W 9rotonok sz+a [ ne6tronok sz+a FP [Nn 1A [ (0 4>

-3---2 2 -2


34/576

#.# A 8i!!$"%s tr s $ /s+2!tsg

5)5)4 $ 8i!!$"%s tr

5z ato+ se+leges in#en anyag ato+ok!l ll3 ezrt ala9 lla9ot!an a testek isse+legesek 5z elektron - 9roton egyensly azon!an +egvltoztathat Egy ato+rlvagy testr&l a +sikra viszonylag k$nnyen ttehet& elektron Ez a 8olya+at a t$ltssztvlaszts3 s ezen ala9szik +in#en villa+os energia8orrs3 s&t ennekk$vetkez+nye az $sszes villa+os *elensg is 5 t$ltssztvlasztshoz energiasz'ksges

?ztvlaszts 6tn az elektront$!!lettel ren#elkez& ato+ vagy test negatv3 +g azelektron hinyos 9ozitv t$lts, lesz 5z egyensly elvileg a 9rotonok sz+val is +egvltoztathat3 azon!an ehhez ren#kv'l nagy energia sz'ksges3 +ert a +agon !el'li k$l

cs$nhatsok sokkal er&se!!ek 5 gyakorlat!an ezrt +in#ig az elektron +ozogin#en olyan test k$zel!en3 a+ely!en a 9rotonok s az elektronok sz+a

ne+ azonos Qa test elektro+osan t$lt$ttR3 elektro+os k$lcs$nhats ta9asztalhat 5trnek azt a rszt3 ahol ez a k$lcs$nhats ki+6tathat villa+os trnek vagy elektro+os +ez&nek nevezz'k

5z elektro+osan t$lt$tt testek is hatnak egy+sra 5z ele+i t$ltsekhezhasonlanaz egyne+, t$lts, testek taszt*k3 a k'l$nne+,ek vonzzk egy+st 5zer& +in#igolyan irny3 hogy a kor!!an sztvlasztott elektro+os t$ltseket *raegyesteni3 azaz kiegyenlteni akar*a

5 kiegyenlts a sztvlasztssal ellenttes 8olya+at3 s ennek *elensgeit hasz

nost*6k a villa+os energia 8elhasznlsakor

#.#.# A /s+2!tsg

5 villa+os tr!e helyezett t$ltsre er& hat3 gy az el+oz#6lhat s k$z!en +6nktvgezhet 5 t$ltsnek teht energi*a3 +6nkavgz& k9essge van Ez az energia a kiegyenltsi 8olya+at sorn tel*es +rtk!en 8elsza!a#6l3 s +egegyezik azzal az energival3 a+it a t$ltsek sztvlasztsra 8or#tott6nk

Cegy'nk a tr 5 9ont*!a Q t$ltst3 s enge#*'k el+oz#6lni a B 9ontig^ Ekkor at$lts WAB +6nkt vgez3 s a kiegyenltsi rsz8olya+at!an a kt 9ont k$z$tti energiak'l$n!sge3 vagyis WAB energia sza!a#6l 8el 5 t$ltst B-!&l 5-!a csak k'ls& energia !e8ektetsvel lehet visszavinni3 s ehhez 99en WAB energia sz'ksges Da a tr!e egysgnyi t$ltst tesz'nk3 vagyis a tr kt 9ont*a k$z$tti +6nkavgz&3 illetve t$lts kiegyenlt&k9essget / 5s-ra vonatkoztat*6k3 akkor a tr egyik 8ontos *elle+z&*t3 az -val *el$lt8esz'ltsget ka9*6k:

3 5 kiegyenlt& t$ltsek ltal vgzett +6nka %esz6/tseg - 3 vagyis

5 kiegyenlt& t$ltsek +ennyisge

U - WAB .Q


35/576

5 8esz'ltsg +rtkegysge a 2 QvoltR3 2olta olasz 8izik6srl 4 : a 'es",lts# at#r k#t .ontja k+"+tt& ha 4 $s t+lt#s 4 ? ;4 !ra > s s ( # vala+int ! s s > # 9lyiR b

5 h*ak elektron*ainak energi*t az energiaszinttel 8e- 3 -----`/b/-*ezz'k ki 5 ta9asztalat szerint kt 9lya3 azaz kt energiaszintk$z$tt k$z!'ls& rtk ne+ lehet3 vagyis +in#en elektron csak T ,_1 H

szigoran +eghatrozott energival ren#elkezhet Q1-0!raR A>

lehets#es enerias"intek k+"+tti tartomn!t& amel!et a"'-H.bra

elektron sohasem vehet 'el& tiltott svnak neve"",k)$ meenedett #s el'olalt .l!a neve %et+lt+tt& a"

elektron n#lk,li# %et+ltetlen) 5z 6t!!i csak k'ls& 9lyknl

/-> (ee#e,ettsz$#t>

5-c t$lttt s


36/576

8or#6lhat el& 5 1-/t!lzat szerint 9l a szilci6+ Q?iR ato+ ) s L h*a tel*esen !et$lt$tt3 s&t +g az + h*nak az s9ly*a is 5 9 9lyn azon!an 4 helyett csak 1 elektronvan3 gy ez a 9lya a #-vel egy'tt !et$ltetlen3 s 'resek az F3 = st! h*ak 9lyi is

5 legk'ls& h* elektron*ait valencia vagy vegyrtk elektronoknak nevezz'k3+ert ezek hatrozzk +eg az ele+ k+iai3 s&t 8nytani s elektro+os t6la*#onsgait is

Da a k'ls& h*on < elektron van Qcsak ) h**al ren#elkez&nl 1R3 a h* teltett Ez az lla9ot *elle+zi a ne+esgzokat Q1-/t!lzat FeR 5z ato+ valencia elektronok nlk'li rsze az ato+t$rzs

5 teltett h* kise!! energi* lla9otnak 8elel +eg3 +int a teltetlen3 ezrt az ato+ok az egy+s k$z$tti k$lcs$nhatsok!an a valencia elektronok lea#sval vagyelektron 8elvtellel olyan ka9csolatot Qk$tstR alaktanak ki3 hogy a k'ls& h*on teltettsg*$**$n ltre 5 k$tsek!en a teltett lla9ot ellenre a h* k'ls& 9lyi !et$ltetlenek+ara#nak3 hiszen az elektronok sz+a ne+ lesz t$!!

5 !et$lt$tt 9lyk energiaszint*eit az ato+ elektronokkal t$rtn& !o+!zsval hatrozhat*6k +eg Behatolva az ato+!a3 ki'thet'nk +lye!!en elhelyezke#& elektronokat3+elyek helyre a k'ls& 9lyk elektron*ai l9nek t+enetkor Q!els& 9lyra trskorR azelektronok a kt 9lya k$z$tti energiak'-l$n!sget elektro+gneses h6ll+knt :Q8nykntR les6grozzk Q1-4!raR

3

I W = " # l.

ahol W a les6grzott energia3 " a Planck

8le llan#8 9e#ig a h6ll+ 8rekvenci*a /

+-nW h Zfh 2 43410 Z l\-(> s1 '-.braLe"ets%es t(e#etek e#er$asz$#tek kztt

5z elektro+gneses h6ll+ 8rek-venci*a gyakran a 8ny tarto+ny!a esik Ekkor 8 a 8ny sznt 8e*ezi ki 5 v$r$s 8nykise!! energi*3 +int a z$l# vagy a kk 5 *elensg a +o#e+ 8ny8orrsok +,k$#snekala9*a

5hhoz3 hogy egy elektront !els& 9lyrl k'ls& 9lyra vihess'nk3 a tiltott svnak+eg8elel& energit kell vele k$z$lni Da kevese!!et a#6nk3 8elveszi3 #e anlk'l3 hogy+s 9lyra trne azonnal les6grozza Da ennl t$!!et3 az * 9lyra tr Qezt nevezz'k

ger*esztett lla9otnakR3 #e az ehhez sz'ksgesnl nagyo!! energitl +ost is s6grzssalsza!a#6l +eg Ez is !izonyt*a3 hogy az ato+!an csak szigoran +eghatrozott energiaszintek lehetsgesek

5z ato+ csak nagyon r$vi# i#eig +ara# ger*esztett 5+int lehet az ehhez tartoz8elesleges energit les6grozza3 s visszatr ala9 lla9ot!a

5z energik a gyakorlat!an +egszokott rtkekhez k9est ren#kv'l kicsik3 ezrt vagy s helyett elektronvolt!an Qe2R +rik le2 az az energia3 a+elyet egy elektron alg'res tr!en / 2-os 8esz'ltsggel gyorstva r el

/ e2 W /34 Z I \-/A =3/4 aJ


37/576

30

5 !et$ltetlen k'ls& szinteket nagy energi* elektro+gneses Q9l r$ntgenR s6grzssal vizsglhat*6k Da az energia kell&en nagy3 az elektron 8elveszi ezt az energit s+agasa!! !et$ltetlen 9lyra tr3 vagyis ger*esztett lla9ot!a ker'l Ezen a 9lyn azelektron energi*a olyan nagy3 a +ag vonzsa 9e#ig olyan kicsi3 hogy az ato+tl k$nnyenelszakthat Da a k'ls& h* teltet

len3 kis energia is elegen#& az tl9shez Q+g a h&+ozgs is !izto- Betltetle# Betltetle#M

!et$ltetlen lla9ot egy * h*!an

WW'WWWWWWbetBltBtt 2222sthat*aR3 ha azon!an a k$vetkez& R%szbe#van3 nagy energia sz'ksges hozzQ1-7 !raR

Betlttt

5z elszaka# elektronokatsza!a# elektronoknak nevezz'k3+ert elektro+os trrel el+oz#thatk3 8elgyorsthatk3 vagyis ra+lsra ksztethet&k

%olya#kok!an s gzok!anaz elektron k$nnyen egy +sik

---- Betlttt ---- Betlttt

a !R'-.bra

A ale#$a elektr# szaba,, ls"z sz@ks%ese#er$a betltetle# =a9 %s betlttt =b9 "%j eset%#

ato+hoz ka9csol#ik3 gy az az ato+3 a+elyr&l t+ent 9ozitv3 a +sik Qa+elyre ker'ltRnegatv t$lts, lesz 5 9ozitv vagy negatv t$ltssel ren#elkez& ato+ot vagy ato+cso

9ortot ionnak nevezz'k3 s villa+os trrel az elektronhoz hasonlan +ozgathat*6k 5

t$ltssel ren#elkez& s villa+os trrel +ozgathat rszecskk k$z$s neve: sza!a# t$ltshor#oz 5 sza!a# elektronok s az ionok sza!a# t$ltshor#ozk

#.4 $" &r$"rssg s $ "&gnssk!(sn)$t&s

#.4.1 A+ !ktr%"%s &r$"

5 sza!a# t$ltshor#ozk egyirny +ozgst Qra+lstR elektro+os ra+nak nevezz'k rtkt QintnzitstR az ra+er&ssg 8e*ezi ki3 +elyet I !et,vel

*el$l'nk Fagy az ra+er&ssg3 ha sok t$ltshor#oz ra+lik t r$vi# i#& alatt:

/5 er&ssg, az ra+3 ha /5s t$lts ra+lik t /s alatt 5z $ssze8'ggs ala9

*n az ra+er&ssg +rtkegysge: 5sbs 5 Qa+9er3 5+9ere 8rancia 8izik6srlR

#.4.# A "&gnss k!(sn)$t&s


38/576

3

5 +ozg elektro+os t$ltsnek az elektro+os k$lcs$nhatson kv'l +in#ig +gneses k$lcs$nhatsa is van: az ra+l t$ltshor#ozk k$zel!en +gneses tr keletkezik


39/576

Q1-


40/576

gvel Qv-velR3 s az ra+l t$ltshor#ozk sz+val QF-nelR


41/576

5 ta9asztalat szerint a * tr8ogat !al ol#aln egy elektront !etve3 a *o!! ol#alonegy elektron Qter+szetesen egy +sikR kil9 Ez a hats a 8ny se!essgvel3 vagyise W (== k+bs se!essggel ter*e# 5z anyag!an az elektron azon!an csak a +ost +eghatrozott3 a 8nynl sokkal kise!! Qra+er&ssgt&l s anyagtl 8'gg&en csak =3==/-/= ++bsR se!essggel hala#

8#ldk

4) ekkora az ra+er&ssg a!!an a zse!l+9!an3 a+elynek izz*n 8l ra alatt/


42/576

#..# A+ i%n%s kts

5 kristly!an a ren#ezett lla9otot a +olek6lkon !el'li k$tsekhez hasonl k$lcs$nhatsok alakt*k ki

5z ato+okat egy+shoz

k$zeltve ionos k$ts *$n ltre3 ha Taz ato+ok k'l$n!$z&ek s azegyiknek sok3 a +siknak kevs

elektr#ta,s

YMD`

...EE

a9 !R 9'-1'.bra

A sz$l$7( %s a er(#$7( kr$stl)rsa t%rbe# =a9>%saz at(k kzt$ ka&slat skba# =b %s e9 brzla

#..4 A /"s kts

5 k$tsek har+a#ik t96sa a 8+ekre *elle+z&3 ezrt a 8+es k$ts nevet ka9ta 5 8+ekkristlyos szerkezet, anyagok3 s a rcs!an azato+ok olyan k$zel helyezke#nek el egy+s+ellett3 hogy a szo+sz#os ato+ok valenciaelektron*aikat k$z$sen hasznlhat*k 5z elektronok gy !r+ely ato+hoz tartozhatnak3 vagyissza!a#ok %+ek!en ezrt sok Qc+(-enknt

A f%( at( at(trzse a rsba#

%t %:%FO AlY::f ;FGO :O9CH0 %: :% r>

.d@'i isd/=11 - /\1( #!R sza!a# elektron tallhat5 sza!a# elektronok a kristly!an sza

!lytalan3 n h&- vagy ter+ik6s +ozgst vgeznek az ato+ok k$z$tt Q1-/(!raR

OF%.;Az at(trzs szaba, elektr#ja'-13.bra

zabl)tala#7l (zP szaba, ale#$aelektr#k f%(ekbe#

#.> A s+$3$ t!ts)%r%+B )"%+g&s$

#.>.1 A+ $t%"%k s $+ !ktr%n%k )"%+g&s$

.>>

3


44/576

5 h&+rsklet ne+ +s +int3 az anyagi rszecskk +ozgsnak +rtke )ristlyos szerkezet, anyagok!an az ato+t$rzsek a h&+rsklettel arnyos rezg&+ozgst vgeznek3 #e a rcs9ontokat a kristly +egolva#sig ne+ hagy*k el 5 h&+rsklet cs$kkensekor az ato+t$rzsek +ozgsa s energi*a3 ezzel egy'tt az anyag energi*a is cs$k

ken3 s a!szolt n6lla 8okon3 +elyet = )-nek QkelvinR nevez'nk a +ozgs tel*esen +egsz,nik = ) W -17(3/4 H3 s / ) h&+rsklet vltozs / H vltozsnak 8elel +eg


45/576

5z ato+t$rzsek +ozgsi energi*!l a sza!a# valencia elektronok vletlenszer,en 8elvesznek3 s a kristly!an ezzel arnyos se!essggel szg6l#oznak ozgs6k arcs9ontokkal Qato+okkalR s +s elektronokkal t$rtn& 'tk$zsek +iatt sza!lytalan Q1-/( s 1-/>!raR tk$zskor az elektronok energita#nak t +s ato+t$rzseknek gy ter*e# QvezetikR

a h& a test +agasa!! h&+rsklet, rsz!&l azalacsonya!!a

5 h&+rsklettel arnyosan rezegnek az ato+t$rzsek ionos s kovalens k$ts, kristlyok!an is3a+elyek!en elvileg nincs sza!a# t$ltshor#oz3 hiszen a valencia elektronok az ato+t$rzsh$z er&senk$tnek @ezgs k$z!en azon!an nhny ato+ akkora energit szerezhet a szo+sz#aitl3 hogy elektron*a sza!a## vlhat in#en anyag!an tallhat

'-1:.braA szaba, tlt%s"r,zPk

"0(zsa

ezrt t$!!-kevese!! sza!a# elektron3 vagyis i#elis szigetel& anyag nincs

#.>.# A+ !ktr%n tr"ik-s s3ssg

5z elektronok h&+ozgs!l szr+az n ter+ik6s se!essgt a;Tell hatrozta+eg 5 ta9asztalat szerint az elektronok se!essgnek tlaga arnyos a h&+rsklettel:

#' 2 1 Z:ZC 3ahol #( a ter+ik6s tlagse!essg3 m az elektron t$+ege3 ) a h&+rsklet )elvin!en3 k

9e#ig a Boltz+an-llan#k 2 /3(< Z l=-1( sb)

?zo!ai h&+rskletet Qk! (== )R !ehelyettestve risi3 k$zel /=0 +bs Q/== k(/s9rtket ka96nk3 a+ely sokszorosa az el&z&ek!en +egis+ert3 az ra+er&ssget s a +gneses k$lcs$nhatst +eghatroz n so#r#si vagy #ri8t se!essgnek

v) tlag se!essg3 +elynek nagysga s irnya elektrononknt k'l$n!$z& 5z $szsze-vissza szg6l# elektronok ere#& +g-neses k$lcs$nhatsa ezrt n6lla Z

5 sza!lytalan +ozgs +iatt azanyag!an az elektroneloszls ne+ egyenletes 2letlenszer,en a testnek hol az egyik3hol a +sik vgn lesz t$!! elektron3 vagyisa kt vge k$z$tt sza!lytalan Qza*R 8esz'ltsg keletkezik Q1-/0!raR 5 za* az elekt

ronik6s ksz'lkek +,k$#s!en zavarokat'-1H.bra

A "0(zs ltal keltett szabl)tala# =zaj9fesz@lts%

okoz


46/576

#.J E!!n&!!&s s 8+ts

#.J.1 A 8+ts

5 kristlyra elektro+os trrel hatva - +elyetlegegyszer,!!en a kristly kt vge k$z ka9csolt Ere,et$ &l)a8esz'ltsggel hozhat6nk ltre - az elektronok a trhatsra is el+oz#6lnak 5 sza!lytalan ter+ik6sse!essg +ell ekkor egy tr irny $sszetev& istrs6l 5z elektronok a trnek +eg8elel& irny!a v so#r#nak3 ra+lanak Q1-/4!raR ra+ alak6l ki3 cln8t --U

+elyet so#r#si3 vagy #ri8t ra+nak3 r$vi#en csak'D

1ra+nak nevez'nk3 s azt +on#*6k: az anyag

vezet2ezets - s elektro+os ra+ -csak

,rP,s elektr(s t%r "atsra

.bra


47/576

olyan anyagok!an lehetsges3 a+elyek!en sza!a# t$ltshor#ozk vannak5 sza!a# t$ltshor#ozk sz+tl 8'gg&en az anyagokat vezet&kre3 8lvezet&kre

s szigetel&kre oszt*6k 5z egyes cso9ortok *elle+z&it a k$vetkez& al8e*ezet!en vizsgl*6k +a*#

#.J.# A+ !!n&!!&s "int k!(sn)$t&s

5 so#r# elektron az &t +ozgat villa+os tr!&l energit vesz 8el3 +elyet a rcs9ontokkal 'tk$zve lea# tk$zskor az elektron le8kezik3 a kristly energi*a 9e#ign$vekszik3 a h&+rsklete e+elke#ik 5z 'tk$zsek teht korltozzk a tetsz&leges +rtk, 8elgyors6lst3 aka#lyozzk a vezetst

5 kristlynak vagy !r+ely k$zegnek azt a t6la*#onsgt3 hogy aka#lyozzaa sza!a# t$ltshor#ozk ra+lst3 villa+os ellenllsnak QrezisztenciaR nevezz'k3s @-rel *el$l*'k +rtkegysge: 2b5 2 \ Qoh+3 Georg h+ n+et 8izik6srlR

/ \ ellenllsa van annak az anyagnak3 a+ely!en /2 8esz'ltsg hatsra/5er&ssg, ra+ alak6l k$

I \ W $.l 5

5z elektronik!an a nagyon kis ellenllstl kez#ve a nagyon nagy rtk,ig +in#en el&8or#6l Fhny ellenlls rtk:

@$vi# vezetk#ara! / \-/== +\

Dossza!! vezetk#ara! =3/ \-/= \Izzl+9k3 +elegt& ksz'lkek /= \-/=== \ra+k$ri ellenllsok / \-/= G\,anyagok /== \-/=== G\


48/576

5 kis ellenlls anyag *l3 a nagy ellenlls rossz6l vezet3 vagyis az ellenlls sa vezet&k9essg 8or#tottan arnyos egy+ssal 5 vezet&k9essget G-vel *el$l*'k3 +rtkegysge /b\ W ? Qsz+ensz3 ?ie+ens n+et 8izik6srlR

r::-tlL..E35z / \ ellenlls anyag vezet&k9essge 99en / ? Da a vezet&k9essget egy

sgnyi +ret, Q/ + hossz s /+1 kereszt+etszet,R anyagra vonatkoztat*6kX a 8a*lagos vezetst ka9*6k 5 8a*lagos vezetst y-val *el$l*'k3 +rtkegysge /b\+ Fhny anyag 8a*lagos vezetse a 1-1/ !r!l olvashat le

#. V+tk' /!8+tk' s+igt!k

#..1 Enrgi$s+intk krist&!y%s $ny$g%k3$n

)ristlyoso#skor az ato+ok nagyon k$zel ker'lnek egy+shoz3 e+iatt +egvltoznak az elektron9lyk s a 1( al8e*ezet!en +egis+ert energiaszintek is 5z ere#etiszint k$zel!en annyi * energiaszint keletkezik3 ahny ato+ot egy+s +ell helyez'nk3vagyis ahny ato+ van a kristly!an 5 szintek 8elhasa#nak3 s nagyon sok ato+ esetnsvv alak6lnak Q1-/7!raR 5

legk'ls& h*on lv& QvalenciaRelektronok esetn a valencia

vagy vegyrtk svot ka9*6k5 8elhasa#s a !et$ltet

len szintekre is kiter*e#3 aholnor+l k$r'l+nyek k$z$ttnincs elektron Da lenne3 sza

!a# lenne3 ezrt a !et$ltetlenszintek sv*t vezetsi svnaknevezz'k 5z !rn a szagga

tottan *elzett !et$ltetlen szint8elel +eg a vezetsi3 az alattalv& 9e#ig a valencia svnak5 svok szlessge 8'gg azato+ok k$zti tvolsgtl3 +elyet a k$vetkez& !rkon ;szel *el$l'nk

)ristlyos anyagok!anaz ato+ok k$z$tt a kristlyoso-

'-1.braAz e#er$asz$#tek fel"asa,sa : %s S at( eset%#

#sra *elle+z& tvolsg van3 +elyet rcsllan#nak nevez'nk5 vezetsi sv!a a valencia sv!l vihet'nk 8el legk$nnye!!en elektront 5z ener-

[


49/576

5 vezetsi sv!a a valencia sv!l vihet'nk 8el legk$nnye!!en elektront 5z energinak legal!! akkornak kell lennie3 +int a valencia s a vezetsi sv k$zti tiltott svszlessge $ tiltott sv ala.jn a" an!aokat hrom cso.ort%a sorolj/k)

#..# S+igt!k

?zigetel&k!en a tiltott Tsv szlessge nagy3 nagyo!!+int ( e2 Qk! =30 aJR3 a+elyetszo!ai h&+rskleten csak nagyon kevs elektron k9es +egszerezni Q1-/


50/576

#..4 V+tk

5 vezet& anyagok kristlyos szerkezet,ek 5 kristly!an az ato+ok nagyon k$zelvannak egy+shoz Qa rcsllan-# kicsiR3 ezrt a szo+sz#os M

ato+ok k$z$sen hasznl*k valencia elektron*aikat 5 svszerkezet!en ez azt *elenti3 hogy ak$z$s elektron egyarnt tartozik

Betltetle# Jezet%s$s

*tfe,%sa vezetsi s a vegyrtk svhoz3 vagyis a kt sv rsz!en8e#i egy+st3 s tiltott sv nincsQ1-1=!raR 5 kristly!an soksza!a# elektron van3 ennek k$

vetkezt!en az anyag *l vezet38a*lagos vezet&k9essge nagyJ vezet&k a 8+ek

B etlttt Jale#$as

Betlttt

Rslla#,P ;'-';.braA ezet0k sszerkezete

Qez'st3 rz3 vas3 al6+ni6+ st!R s a gra8it5 1-1/!ra segtsgvel hasonlts6k $ssze a hro+ cso9ort 8a*lagos vezetsnek

nagysgren#*t^

1= /

/=- /" /=/1

/=-/=

/= /=-i /=-> /=-1

/ )

1 / / / 1 1 1 1 1 1 1

5l$szt$rl Kar @e 5rel# Va z$l$7( Wer(#$7(

1--- V%(ek ---th4

?Elle#lls a#)ak

UX1/Y(Z

z$etel0k - --6[ T- --V D %D l D e D z D e tD 0 D k

c !D ez e D t0 D k DD

'-'1.braAz a#)ak fajlas ezet%se

#. A+ !ktr%"%s &r$" )$t&s$i

5ttl 8'gg&en3 hogy a k$zeg!en ra+l t$ltshor#ozknak +elyik k$lcs$nhatsttart*6k 8ontosnak3 a gyakorlat!an az elektro+os ra+nak +gneses3 h&3 8ny3 vegyi slettani hatst k'l$n!$ztet*'k +eg 5 +gneses k$lcs$nhats =!. ks&!!R a lnyeges 9legy hangszrnl3 +ert ez +ozgat*a a +e+!rnt3 !r tekercs!en a !enne ra+l t$ltshor#ozk 'tk$zse +iatt +in#ig h& is keletkezik3 +g egy 8$z&la9 8,t&s9irl*!an a +gneses k$lcs$nhatst elhanyagol*6k3 +ert az 'tk$zsek sorn 8elsza!a#6l h&energia sok

kal 8ontosa!!

-/-


51/576

Egy testet az elektro+os ra+ +agas h&+rskletre is 8elhevthet Ekkor a test izzs!a *$n s 8nyt !ocst ki Da a ki!ocstott 8ny a 8ontos Q9l izzl+9aR3 akkor 8nyhatsrl !eszl'nk3 s a vele egy'tt*r h&3 #e 8$leg +gneses hatst elhanyagol*6k


52/576

gyangy a 8olya#kok!an ltrehozott ra+nak se+ a +gneses vagy h& hatsa a8ontos Qezek is lteznekR3 hane+ a k$z!en !ek$vetkez& vegyi vltozs Da ezt hasznost*6k3 az ra+ vegyi hatsrl !eszl'nk Q


53/576

! "#l$%

&%b(l"

)5 *

*. AZ E76SZER RAMK5R

(/ A+ &r$"kr

Egy anyag!an3 annak ellenllsa +iatt a t$ltsra+ls tartsan csak akkor +ara#8enn3 ha a t$ltshor#ozknak az 'tk$zskor elvesz& energi*t ren#szeresen 9tol*6k3 at$ltshor#ozkat kt 'tk$zs k$z$tt elektro+os trrel 8elgyorst*6k 5 gyakorlat!an eztegy genertor 8esz'ltsgvel !iztost*6k Q(-/!raR 5 ren#szert ra+k$rnek nevezz'k

sszekt0 ezet%k

+e"a#$ka$>

e#er$a $$-$$ i:::::::::::::::XXXi3 "0> f%#) stb.-

"0> e)$ stb. U We#ertr V)asztPD.

...+e"a#$ka$>

*talaktP=tlt%ssz%tlasztP9

*talaktP=tlt%s k$e)e#lt09

e#er$a

3-1.braAz ra(kr fel%&t%se

5z ra+k$r ele+ei a genertor s a 8ogyaszt3 +elyeket *l vezet& anyag!l ksz'lt h6zal QvezetkR k$t $ssze

5 genertor energia talakt 5 !e8ektetett +echanikai3 h&3 vegyi st! energit avilla+os t$lts +ozgatsra alkal+as energiv3 vagyis villa+os energiv alakt*a oly+#on3 hogy a t$ltseket sztvlaszt*a 5z er&+,vi genertorok!an 9l +echanikai3 azse!tele9!en vegyi3 a h&ele+!en h&3 s a 8nyele+!en 8ny energia vlaszt*a szt a t$ltseket3 +elyek a genertor egyik kivezetsn kil9ve3 +a*# az $sszek$t& vezetken s a8ogyasztn thala#va a genertor +sik kivezetshez ra+lanak3 ahol az ellenttes t$lt

sekkel tallkoznak s kiegyenltnek 5 genertor kivezetseit ka9csoknak vagy9l6soknak nevezz'k

5 genertor leg8ontosa!! *elle+z&*e a 8esz'ltsg3 a+ely kivezetsei k$z$tt l9 8el5 8esz'ltsg kszteti a t$ltseket +ozgsra3 kiegyenltsre

5 8esz'ltsg 9olaritst nyllal *el$l*'k 5 nyl a kiegyenlt& 9ozitv t$ltshor#oz hala#si irnyt

*el$li3 ezrt a genertor 9ozitv 9l6stl a negatv 8el+6tat Q(-1 !raR

Egy gener-tor 8esz'ltsge lta- We#ertr

l!an

llan#

rt

-k,3

#e


54/576

>/

lehet vltoz

&17sV)asztP

a9

@

3-'.bra

We#ertr

!R

-.? b b

V)asztP

nagysg is Q(-( Az ra(kr el$ jell%se =a9> %s e) alP,$ ra(kr =b9


55/576

!raR Da a vltozs ellenre a 9olaritsa llan#3 akkor egyen8esz'ltsgnek3 ha 9olaritstis vlt vltakoz 8esz'ltsgnek nevezz'k 5z 6t!!inak az i#&!eni vltozs szerinti alak*aszin6sz3 hro+sz$g3 ngysz$g3 8,rsz st! egyarnt lehet Leggyakori!! a szin6sz 5 sza!lyosan vltakoz 8esz'ltsg is+tl& szakaszok!l3 n 9eri#6sok!l ll Egy-egy9eri#6s +egttelhez C9eri#6si#& sz'ksges Q(( c !raR

7 6 7

C

a9 b9 e93-3.bra*lla#,P =a9 %s ltzP #a)s8 =b9 e)e#> ala($#t sz$#7szs ltakzP fe

sz@lts% =e9

El&sz$r csak olyan ra+k$r$kkel 8oglalkoz6nk3 a+elyek!en a genertor llan#nagysg egyen8esz'ltsget szolgltat 5 vltakoz 8esz'ltsggel s ra++al a ks&!!i8e*ezetek!en 8oglalkoz6nk +a*# ost csak annyit *egyezz'nk +eg3 hogy +inl t$!! 9eri#6s *tsz#ik le / +so#9erc alatt3 annl nagyo!! a vltakoz +ennyisg 8rekvenci*a3+elyet 8-8el *el$l'nk s Dz-!en QhertzR +r'nk 5z elektronik!an el&8or#6l leggyakori!! rezgsek 8rekvenci*a kDz s Dz nagysgren#,

5 (-1 aR !rn a genertort egy thzott k$r *el$li Ez a genertor ltalnosanhasznlt ra*z*ele 5 gyakorlat!an sok8le genertort hasznl6nk3 s a leg8ontosa!! t6la*#onsgt a ra*z*elvel is ki8e*ezz'k Q(->!raR 5 !R !ra 9l a 8orgg9es3 a cR az egyen8esz'ltsg,3 a #R a szin6szos vlta

koz 8esz'ltsg,3 az eR az elektronik6s genertor3 +g az f9 !ra a galvnele+ Q9l r#ele+R ra*z*elt +6tat*a 5z 6t!!i egyen8esz'ltsg,

=:: DC5 hossz vonal *el$li a 9ozitv3 a aRr$vi# a negatv 9l6st

5z ra+k$r +sik ele+e azellenlls3 a+ely a ra*ta tra+l

!R e9 #R3-:.bra

We#ertrk jell%se

e9 f9

t$ltsek energi*t h&v3 illetve a 8ell9& +gneses k$lcs$nhats segtsgvel +echanikaivagy +s energiv alakt*a vissza 5

gyakorlat!an ezrt 8ogyasztnak ne Kvezz'k3 s ra*zokon egy tglala99al *e K

l$l*'k %ogyaszt 9l az izzl+9a3 avillany+otor3 a hangszr3 a vasalst!

5 genertor U 8esz'ltsgnek

7 R 6 @ v

hatsra az ra+k$r!en I ra+er&ssgalak6l ki ra+ csak akkor van3 ha

N)$ttt ra(krI W = 3-H.bra

\rt ra(krI Xt =

az ra+k$r zrt3 vagyis a genertor

8esz'ltsge a 8ogyasztra ka9csol#ik

Ara( sak zrt ra(krbe# a#


56/576

+,

5 gyakorlat!an az ra+k$r nyitst vagy zrst ka9csolval ol#*6k +eg Q(-0!raR5z ra+er&ssg vektor +ennyisg Irnyt a t$ltsra+ls k$z!en kialak6l

+gneses k$lcs$nhats irnya ala9*n hatroztk +eg Jegyezz'k +eg3 hogy az ra+irnya +egegyezik a 9ozitv t$ltshor#oz hala#si irnyval3 vagyis ellenttes aleggyako ri!! t$ltshor#oznak Qa negatv elektronnakR a hala#si irnyval Q(-

4!raR^5z ra+irny rtel+ezsnek az elektronik!an 8ontos szere9e van3 6gyanis az

elektronik6s eszk$z$k!en9ozitv s negatv t$ltshor#oz egyarnt el&8or#6l Or#e+es ezrt a sza!lyt a (-1 !ra ala9*n +s8or+!an is +eg*egyezni:az ra+ k$r!en az ra+irnya a genertor 9ozitv

9l6stla 8ogyasztn ta negatv 9l6s 8el +6tat

U [

3-.bra

Ara($r#) &z$t %s #eat tlt%s"r,zP eset%#

2ltakoz 8esz'ltsg, genertor esetn a t$ltshor#ozk ra+lsi irnya 9erio#ik6san vltozik3 ezrt a kialak6l ra+ot vltakoz ra+nak nevezz'k

*.# Mrsk $+ &r$"kr3n

5 k'l$n8le +ennyisgek +rsre hasznlt +,szereket egy k$rrel !rzol*6k 5k$r!e a +rt +ennyisg *elt3 vagy a +rt +ennyisg +rtkegysgt kell rni5z ra+k$r!en kialak6l ra+er&ssget ra++r& +,szerrel +r*'k3 +elyet I-vel3

esetleg 5-rei3 +5-rel vagy 5-rei *el$l*'k 5 +,szernek az ra+er&ssggel arnyos +gneses k$lcs$nhatst3 vagyis az i#&egysg alatt tra+l t$ltsek +ennyisgt kell +rni3ezrt a 8ogyasztval sor!a kell ka9csolni Q (-7a !raR

a9 b9 e93-.bra

Az ra(- %s fesz@lts%(%r0 ka&slsa

5 8esz'ltsg+r& az ra+k$r kt 9ont*a k$z$tti t$lts kiegyenlt& k9essget Q8esz'ltsgetR +ri3 ezrt 9rh6za+osan ka9csol*6k azzal az ra+k$ri ele++el3 a+elyen a


57/576

8ell9& 8esz'ltsget kvn*6k +eghatrozni Ez ltal!an a 8ogyaszt Q!!raR 5 kt +,szer egy'ttes hasznlatt3 azaz a tel*es +r&ra+k$rt a e!ra +6tat*a

5 +r&+,szerek +6tatinak kitrst a +,szer!en kialak6l k$lcs$nhatsokokozzk3 a+elyhez energia sz'ksges Ezt az energit a +,szerek a +ren#& ra+k$r!&lveszik3 ezrt annak ere#eti lla9ott +egvltoztat*k 5z ra++r& akkor ne+ ha+ist*a


58/576

+eg a +rst3 ha ne+ aka#lyozza a t$ltshor#ozk ra+lst3 vagyis nincs ellenllsaQ@+ =R ivel ez sohase+ tel*esthet&3 olyan ra++r&t kell vlasztani a+elyiknek azn !els& ellenllsa ren#kv'l kicsi

5 8esz'ltsg+r& a ! !ra szerint akkor ne+ vltoztat*a +eg a viszonyokat3 hara*ta ne+ 8olyik ra+3 vagyis ellenllsa vgtelen nagy Gyrtani ilyet se+ lehet3 #e arrat$reksz'nk3 hogy !els& ellenllsa +inl nagyo!! legyen

*.* O)" tr8ny

h+ n+et 8izik6s Q/7f ;>'H ;>H ;>H 1

R2]/I > > > >


59/576

v#*'k3 +elyet az ra+k$r!en a 8ogyasztval sor!aka9csol6nk Q(-A!raR 5 !iztost olyan alkatrsz3a+ely a r *elle+z& ra+er&ssgnl az ra+k$rt a6to+atik6san +egszakt*a

* 2 = esetn nincs 8ogyaszt az ra+k$r!en3

sekkor I 2 Ezt nevezz'k r$vi#zrnak3 +ert agenertor ltal sztvlasztott t$ltsek aka#lytalan6ls k$z vetlen'l a genertor ka9csai k$z$ttegyenltnek ki 5

3-S.braB$ztstP azra(krbe#

gyakorlat!an +in#en anyagnak van ellenllsa3 ezrt az ra+er&ssg sohase+ lehet vgtelen3 leg8el*e!! ren#kv'l nagy3 vagyis i#elis r$vi#zr nincs

5 vgtelen nagy ellenlls Qszaka#sR se+ 8ogyaszt3 +ert ekkor ne+ 8olyik ra+( =R3 gy nincs energia talak6ls se+ Q(-/= !raR

@$vi#esen ltni 8og*6k3 hogy az h+ t$rvny az elektronik!an csak +egk$tsekkel rvnyes3 +ert nagyon sok alkatrsz ellenllsa 8'gg a 8esz'ltsgt&l3 illetve a ra*tat8oly ra+tl3 +srszt vannak olyanalkat rszek is Qkon#enztor s in#6ktivitsR3a+e lyek!en az h+ t$rvny 6gyanrvnyes3 #e az ra+korltoz hatst ne+ at$ltshor#oznak a k$zeg ato+*aivalt$rtn& 'tk$zse

rrl@dB @dBBR$,zr zaka,s

QrezisztenciaR3 hane+ +s k$lcs$nhats ha- 3-1;.bra

trozza +eg Q/ ks&!!R 5 rezisztencinak3 5 r$,zr %s a szaka,s #e( f)asztPvagyis @-nek a +sik neve ezrt oh+os el-lenlls Hsak ez k9es a villa+os energit +int 8ogyaszt3 +s hasznosthat energiv alaktani

*.4 $" !ktr%nik$ s $+ O)" tr8ny

?z+tskor az h+ t$rvny k9let!e is ?I ala9egysgek!en kell!ehelyetteste ni ost j-!an3 5-!en s \-!an kellene 5z elektronik!an azon!anltal!an j-ok3 +5-ek s k\-ok vannak3 ezrt az tvltst ne+ vgzik el Jegyezz'k+eg3 hogy a 8esz'lt sget +in#ig j-!an kell

!ehelyettesteni3 #e az el-lenlls +ega#hat k\-!an => /is^ Ekkor b-t +5-!en ka9- (2ta 2 6

=R 2 W

*6k %or#tva: I$t +5-!en O>/=

helyettestve @-et k\-!an ;>'ka9*6k

=3/5z I W UI* $ssze8'g-

gst egy U$I koor#intaren#szer!en !rzolva * l

lan#sga +iatt olyan egye-

U I U5V

/ =3=0

' ;>1;

( =3/0

> ;>';

0 ;>'H ;>3;

= /


60/576

( > 0 7

3-11.braAz elle#lls jellerb%je e)e#es


61/576

2356 $

nest ka96nk3 a+elynek a +ere#eksge l/, vagyis +egegyezik a 171 9ont!an +egis+ertvezet&k9essggel3 G-vel Q(-//!raR Fagy r-tk, @-hez ezrt kicsi3 kicsihez nagy +ere#ek-sg, egyenes tartozik Q(-/1!raR

;>:Elektronik6s eszk$z$knl az U$I ka9-

csolat ltal!an ne+ egyenest3 hane+ az esz- ;>3k$zre *elle+z& g$r!t a#3 a+elyet ezrt *elleg-g$r!nek vagy karakterisztiknak nevez'nk

= 1

$"okat a" elektronik/s es"k+"+ket s =/ramk+r+ket& amel!ek karakteris"tikjae!enes& lineris es"k+"+knek& illetve ramk+r+knek neve"",k& m amel!ekn#l e" nemteljes,l nemlinerisnak) Nemlineris es"k+"+kre a" Ahm t+rv#n! csak mek+t#sekkel

3-1'.bra

has"nlhat(& hiszen I ne+ egyenesenarnyos -val 5 g$r!e karakterisztikaQne+ llan#

K@l#bz0 elle#llsk jellerb%je

+ere#eksgR azt *elent3 hogy az ellenlls se+ llan#3 8'gg az eszk$zre ka9csolt 8esz'ltsgt&l Q(-/(!raR

5 ne+lineris *elleg$r!vel ren-#elkez& eszk$z$kre kt8le ellenlls is v 5Irtel+ezhet& 5z e##igi3 vagyis a g$r!e l-1--------

+ega#ott 9ont*hoz tartoz U/I rtk a 1'. .

statik6s vagy egyenra+ ellenlls+*!J, a+ely +ost ne+ a g$r!e+ere#ek sgt&l 8'gg3 +g a g$r!eegy a#ott9ont*!an a meredeks#et is ki'eje"-ll.UI #rt#k a dinamik/s va! vltako"( ram? ;di''erencilis= ellenlls

ellerbe

Uo

Rst 2l

0R,/ n---

G 1

Q@ctnR 5z elektronik6s eszk$z$k *elle+z&ita #ina+ik6s ellenlls *o!!an R,$#ki8e*ezi3 +int a statik6s

5 *ellegg$r!e egy a#ott 9ont*!an a #ina+ik6s ellenllst gy hatrozz6k +eg3 hogy a 9ont k$zel!enszi++etrik6san 8elvesz'nk egy nagyonkicsi ll.U szakaszt3 leolvass6k az ehheztartoz -t3 +a*# k9ezz'k a kett& hnya#ost 5 #ina+ik6s ellenlls a ka-rakterisztika g$r!esge +iatt +in#en9ont!an +s rtk,

7o >1] 7[ 3-

le#a)bb (ere,eks%^ "el)

7

3-13.bra2annak olyan eszk$z$k is3 a+e- A stat$k7s %s ,$#a($k7s elle#lls %rtel(ez%selyeknl a *ellegg$r!e !izonyos szaka-szn I 8or#tottan arnyos -val3 a +e-

Z


62/576

re#eksg negatv Q(-/>!raR 5 *ellegg$r!nek ezt a szakaszt ezrt neatv ellenlls?szakasznak nevezz'k


63/576

+ +%

2+/

8#ldk

1. ekkora 8esz'ltsg van azon a 131 k\-os ellenllson3 a+elyen /= +5 er&ssg, ra+

/5

8olyik_1

U WI Z W /= +5 Z131 k\ 11 2%elhasznlt6k3 hogy sza!a# 23 k\ s +5 +rtkegysget egy'tt hasznlni

1 ekkora ellenllsa van annak a f gyasztnak3a+elyen 14 2 hatsra /73( +5er&ssg, ra+8olyik_

* W bb W 14 2b/73( +5 W l 30 k\

7#eat elle#lls8

_za[asz

3-1:.braellerbe #eat elle#lls8 sza

kasszal

( ekkora a (-/0!ra *ellegg$r!*nek9ont*!an a statik6s s #ina+ik6s ellenlls_

5 statik6s ellenlls:s bb @0 W 130 2bl 3< +5 l3( lbH nagysgren#, s el&*ele 9ozitv3 a+ely azt*elenti3 hogy a h&+rsklet n$veke#sekor rtke is n$vekszik3 @=-nl nagyo!! lesz

?z+tsok!an ezrt 8igyelni kell a sAT el&*elre^5z $ssze8'ggs!&l k$vetke

zik3 hogy a 9ozitv h&8oktnyez&*, Ranyagok ellenllsa cs$kken3 ha h&+rsklet'ket cs$kkent*'k )9let'nk azon!an csak a -0= H s[1== H k$z$tti tarto+ny!an r*a lehelyesen az ellenlls vltozst36gyanis a csak e!!en a tarto+ny-

!an llan# Fagyon alacsony h&- Ts XK+rskleten az ellenlls hirtelen

> AD#D)aD

TDsDX!

Dl Al7($#$7(/3/> 1----3-1

P# 3>S $>D. ..... ------l! F$a#) :> 1 $l P$-(---O>'Z

n6llra cs$kken3 s az anyag sz69ravezet&v vlik Q(-/A!raR

5 sz69ravezet&ket el&ny$sen

3-1S.braz7&raezet%s

hasznlhatnnk nagy ra+ok vesztesg+entes vezetsre Erre azon!an csak kivtelesesetek!en ker'lhet sor3 +ert az is+ert anyagok sz69ravezet& lla9othoz cs69n nhnykelvin h&+rsklet tartozik Q= ) 2 -17(34HR3 a+elyet el&lltani ren#kv'l nehz s

k$ltsgesJegyezz'k +eg3 hogy az ellenlls kisz+tsra hasznlt YY9 Zl/A $ssze8'ggs

csak akkor hasznlhat3 s 9 rtke csak akkor llan#3 ha a h&+rsklet is llan#^

*.J $" !!n&!!&s "int $!k$trs+

*.J.1 A+ !!n&!!&s s+rk+ti /!0ts

5z elektronik!an ellenllsnak nevezz'k azt az alkatrsztis3 a+elyet azrt gyrtottak3 hogy+eghatrozott +rtk, ra+korltoz k9essggel3 vagyis ellenllssal ren#elkezzen

Egy ellenlls hor#oz!l3 az ellenllst k9ez& rossz6lvezet& anyag!l3 kivezet&!$l sv#&!evonat!l ll Q(-1=!raR

5 hor#oz csakne+ ki-

Jezet0 r%szV%( sa&ka J%,0 be#at

K$ezet0

3-';.bra

Az elle#lls szerkezet$ fel%&t%se


68/576

51

zrlag ker+ia )ise!! +reteknl t$+$r henger3 nagyo!!aknl cs&3 #e el&8or#6l a has! 8or+a is


69/576

0

0

rmiailin% kiz(%

00

*.J.# $" !!n&!!&s rtknk 3&!!t&s$

5z ellenllsok l \-tl /= G\-ig ter*e

#&3 vagyis sok nagysgren#et t8og rtkt az* 9 Zl7A $ssze8'ggs ala9*n llt*k !e3 s er-re kt8le +egol#s ter*e#t el Q(-1/!raR

5 szigetel& hor#ozra a vezet& rszt vkony ellenllsh6zal!l 8eltekercselik Qh6zalel-lenllsR3 vagy vkony rteg!en rg&z$l$gtetikQrtegellenllsR 5 g&z$l$gtetett rteg anyagaszn vagy 8+3 +a +r gyakori!! a 8+rtegellenlls

Lteznek n t$+$r ellenllsok is3 a+e

lyeknl a vezetst a hor#oz!a kevert anyag atel*es kereszt+etszet!en !iztost*a 5 t$+$r el-lenlls E6r9!an alig 8or#6l el&

ELLEN*LL*OK

DK5L @ECEG

?KI::F V`+

3-'1.braAz elle#llsk s&rtstsa

Elle#lls "7zal

5 h6zalellenlls sz'ksges * rtkt a h6zal 8a*lagos ellenllsnak s kereszt+etszetnek +egvlaszt

sval llt*k !e Q(-11!raR3 +g a +enetek $sszerstkell& +enete+elke#ssel s hzer&vel3 vala+int v#&!evonattal aka#lyozzk +eg 5 h6zal anyaga +anganinvagy FiHr3 illetve %eHr $tv$zet

5 rtegellenlls vezet& anyaga rge!!en kizr- 3-''.bralag szn Qkoro+R volt3 +a ltalnos a 8+ Ennek +eg8e- A "7zalelle#lls fel%&t%selel&en szn3 illetve 8+rteg-ellenlls a neve 5zellenlls rtk nagysgren#*t a 8el9rologtatott 8+ 8a*lagos ellenllsval s a rtegvastagsgval3 a vgleges rtket 9e#ig s9irl k$sz$r'lssel llt*k !e Q(-1(!raR 5k$sz$r'ls hatsra a hor#ozt !ort henger 8el'let!&l egy s9irl alak YszalagY lesz3

a+elynek hossza nagyo!!3 kereszt+etszete kise!!3 gy a k$sz$r'lt +enetek sz+tl8'gg&en az ellenlls rtke /-szeresre is +egn$veke#het

5 v#&!evonat 8ela#ata a vezet& rsz k'ls& !ehatsok elleni v#el+e )'l$n$senrtegellenllsoknl van nagy *elent&sge3 6gyanis a ren#kv'l vkony 8+ vagy szn rteg ellenllsa +echanikai !ehatsok vagy o;i#ci +iatt *elent&sen +egvltozna @teg-


70/576

aR !R3-'3.bra

A r%teelle#lls szerkezete kszr@l%s el0tt =a9> %s kszr@le =b9


71/576

ellenllsokhoz lakk3 h6zalellenllsokhoz lakk3 ce+ent s zo+nc !evonatotalkal+az-nak M

5z ellenlls 8elhasznlst +egk$nnyti3 ha kivezet&vel lt*k el Ennek kik9zse !ilincs3 szalag vagy h6zal lehet 5 rtegellenllsokat ltal!an h6zal kivezet&vellt*k el3 +ert ezt - 8&leg az a;ilis vltozat6kat - lehet a legk$nnye!!en

!e9teni 5;il is vltozatnl a kivezets az ellenllstest tengelyvel +egegyez&irny3 ra#ilisnlarra +er&leges Qs6grR irny Q(-1>!raR

aj 3-':.braA r%teelle#lls a6$l$s "7zal =a9> ra,$l$s "7zal =b9 %s ra,$l$s szala k$ezet%ssel =e9

5 h6zalellenllsoknl gyakori!! a !ilincs3esetleg a h6zalso#rat kive

zet& Q(-11 s (-10!!raREgy ellenlls 8ekv&

s ll helyzet!en egyarnt!e9thet& %ekv& helyzet!en az alkatrsz s a 9anelk$z$tt ltal!an kis tvolsg Qszerelsi +agassgRvan3 +ely a h,tst +egk$nnyti 5 (-10a!ra rtegellenlls !e9tst +6tat*a nyo+tatott ra+k$rila9!a 5 h6zalellenllso

Vrraszts

N)(tattt &a#el

Jezet0 s

aR !R3-'H.bra

R%te- %s "7zalelle#lls be%&t%se

zerel0 la&

kat nagy +ret'k s 8&leg nagy t$+eg'k +iatt Q9l csavarralR r$gzteni kell Q(-10!!raR

*.J.* $" !!n&!!&s n8!gs rtk s t,rs

5 gyrts sorn el&re +eghatrozott ellenlls rtket szeretnnek elrni3 azon!anltal!an ett&l eltr& rtket ka9nak 5z eltrs +rtkt t,rsnek nevezz'k3 +ely 8'gg agyrtstechnolgitl3 s a 8elhasznlt anyagtl

5 t,rs +ega#sa a nvleges Qa kvntR rtkre vonatkoztatva -!an t$rtnik 5z/ k\ /= 9l azt *elenti3 hogy az / k\ nvleges rtk, ellenlls val#i rtke l k::::: /=3 azaz /m=3/ k3 vagyis =3A s l 3 l k\ k$z$tt !r+ilyen rtk, lehet

@ge!!en a 1=-os3 +a a l =-os s az 0-os t,rs a *elle+z&3 #e nagy 9ontossgot ignyl& helyekre gyrtanak 13 /3 =303 esetleg +g kise!! t,rs, ellenllsokat is


72/576

5 t,rs +iatt ne+ r#e+es +in#en rtket gyrtani3 Qa A== \-os /=-os t,rs, ellenlls 9l A== \ s AA= \ k$z$tt t8e#n az / k\-os /=-os t,rs, rtktarto+nytR3ezrt a t,rst&l 8'gg&en vlaszt*k +eg a lehetsges rtkeket3 az n rtksort3 a+elyet+in#en nagy t$+eg!en gyrtott alkatrszre sza!vnyostottak

5 *elenleg hasznlt IEH sza!vny a /=-os rtksort E /1-vel *el$li3 +ert egy #e

k#on !el'l Q/=-szeres rtkek tarto+nyaR /1 8le rtk keletkezik 5 1=-osnl enneka 8ele: 4 QE 4-os sorR3 az 0-osnl a ktszerese:1> QE 1>-es sorR 8or#6l el& )ise!! t,rs, az .-E--4---.E /1 ,E. 1>--,.E-

>< s az E A4 sorozat Q(-(t!lzatR3 s&t itt m1= m/= m0 m1 m/el&8or#6lnak +g az E /A1-es3 vala+int a rge!!i sza!vny szerinti E 4=3 E /1=3 E 1>= sE > 137


73/576

3-:.Tblzat11= \3 >7 k\3 /= \ st!R

5 gyrts 6tols 8zis!an a v#&-zab#)s E > E 1' %s E ': %rt%ksr


74/576

#&!evonatra az ellenlls rtkt k#olva 1 ' 3 nyo+tat*k 8el 5 k# lehet egyszer,

lTT.

-(l.l..----...>D

Qsz+k#R s!onyol6lta!! Qsznk#R 2221...l.lF++ -sz+k#os ren#szer!en az ellenlls / 1

rtksoron !el'li rtkt sz++al3 a nvle- / 1/ ( 1 > /ges rtk nagysgren#*t !et,vel Q@3 k3 R --- -- 3------3-----

a#*k +eg 5 !et,k# +in#ig a tize#esves-/-W-3-3--

?zorz

sz& helyre ker'l Pl#6l: ((MW (3( \3 t-EEE---

k(( =3(( k\3 'R' 2 131 \3 >)7 2 >37 k\ 33333

st!5 t,rst kor!!an k$zvetlen +#on ^-::MM---

Q9l m /=R vagy !et,k##al t'ntettk 8el 5 i-:-X-33---r--33--C-:-- ;/== k\-r;-/3+-;--

!et,k *elentse: 5 W s9ecilis3 B m=3/3 $--2----t-.......C>-1-----t-6D1>.> + 1H m=3103 2 m=303 % m/3 G 2 ; /== +m13 ? 2 m03 ) 2 m/=3 L m/0 s l---- sv esetn az els& kett& a sz+rtket3 a har+a#ik a nagysgren#et Qa sz+rtk 6tni n6llk sz+tR a negye#ik 9e#iga t,rst *el$li Q(-17!raR 5 leolvasst annl a gy,r,nl kell kez#eni3 a+elyik akivezetshez k$zele!! van3 vagy sv*aszlese!!^

8#lda

5%l,a1 ' 3 :

\l, H Bar#a 1Ba(a6 1; Jrs '

trt%k H1 6 1;; W H1; ; m1

3-'.braN%) sz$#)@r@s jell%s

Datrozz6k +eg annak az ellenllsnak az rtkt s a t,rst3 a+elyen sorren#!enkk3 sz'rke3 narancs s v$r$s szn, gy,r,k vannak^

5 kk 4-os3 a sz'rke H k Y '

6 1Y6 1; ; /===6 1 k; 1; k\

; Hr------.

-r---TT

/A


75/576

3-'G.b

ra

&t sz#)@r^s jell%s


76/576

5 t,rs a negye#ik -v$r$s szn, -gy,r, +iatt m1Jegyezz'k +eg3 hogy a sz+rtket tize#es vessz& hasznlata nlkill3 a sz+*e

gyek egy+s 6tn rsyal ka9*6k^ Ez a sza!ly az ! gy,r,s *el$lsre is rvnyes3a+elyet az E 1>-nl kise!! t,rs, sorozatoknl hasznlnak Ennl a sz+rtket az els&hro+ gy,r,!&l lehet +eghatrozni Q(-1


77/576

5 konstantn Q+int a neve is +6tat*aR csakne+ llan# a rtkkel ren#elkezik E!!&l a k'l$nleges $tv$zet!&l3 nagy sta!ilits ellenllsokat ksztenek ?a*nos ne+ 8orraszthat Qa kanthal se+R3 ezrt helyette ink!! a +anganin $tv$zetet hasznl*k3 a+ely*val nagyo!!3 #e a t$!!i anyaghoz viszonytva +g elg kicsi a rtkkel ren#elkezik Q/(-1t!lzatR

$"okat a" ellenllsokat& amel!ekn#l a el-jele .o"itv& .o"itvh-'okt#n!e"-jC& ;ideen ki'eje"#ssel 8o"itv Tem.erat?ra oe''iciensC=an!aoknak& illetve a ke"d-%etCk ala.jn r+viden csak 8Tnak neve"",k) Ilyenaz $sszes 8+3 8&leg a tiszta vas Neatv a eset#n ;Neatv Tem.erat?raoe''iciens= NT a nev,k) gy viselke#ik a gra8it3 az $sszes 8lvezet& anyag3vala+int a 8olya#kok

5z ellenllsokra +int alkatrszekre az FC) vagy a PC) +egk'l$n!$ztet& *elz&tazon!an csak akkor hasznl*6k3 ha a rtke nagy 5z FC) s a PC) ellenlls - ra*z*elea (-(=!rn az er&sen h&+rsklet8'gg& ellenllsok cso9ort*!a tartozik3 +elyeket ter+isztoroknak nevez'nk

5z FC) ellenllsa hi#eg lla9ot!an nagy3 +elegenviszont kicsi E+iatt +elegen vezet& ellenllsnak is nevezik 5 PC) ezzel ellenttesen viselke#ik 5 +sik neveezrt hi#egen vezet& ellenlls

5 tennisztorok k'l$n!$z& 9orok!l Q8+vegy'letek38+o;i#ok s 8lvezet&kR ksz'lnek 5z ellenlls6k t$!!nagysgren##el vltozik3 s a vltozst #iagra+!an a#*k

aR !R3-3;.bra

A 5TK =a9 %s az NTK =b9rajz9ele

+eg Q(-(/!raR3 +ert a rtke ne+ llan#3 s e+iatt ne+ rhat le az 26 d Q /


78/576

0 0

$ +1$

07

Aktf r%sz6 =

@e tk

F7zal

k$ezet0

a* a*3-3'.bra

Trsa =a9> f%(la&ra szelt trsa =b9> r8, =9 %s @etks )#) ter($sztr =,

1 5z ellenlls +egvltozst a tennisztoron t8oly ra+ h&hatsa vlt*a ki Qsza!lyoz vagy 8,t$tt ter+isztorokR Ezeket 8leg !eka9csolsi ra+l$ksek korltozsraQ+otorok3 k'l$nleges izzl+9k3 elektroncs$vek 8tseR3 *el8ogk +egh,zsnak3 vagy

elenge#snek ksleltetsre3 ritkn 8esz'ltsg sta!ilizlsra hasznl*6k5 PC) ter+isztorok *elle+z& 8elhasznlsi ter'lete: h&+rsklet+rs3

higanyg&zl+9k!an gy,*t ellenlls3 villany+otorok t,l+elege#s elleni v#el+e st!

*.J.4.# s+2!tsg/2gg !!n&!!&s%k

5 8esz'ltsg8'gg& ellenlls Q2oltage e9e#ent @esistorR r$vi#tett neve 2@3vagy varisztor 5 2@ $ssze9rselt sze+css szilci6+kar!i# Q?iHR s k$t&anyag getsvel Qzs6gortsvalR ksz'l3 a szerkezete 9orz6s

5 2@ ellenllsaegy !izonyos 8esz'ltsgig @llan#3 e 8elett hirtelencs$kkenni kez# 5z ra+ae+iatt kez#et!en egyenletesen n$vekszik3 +a*# a*ellegg$r!e +ere#ekk vlik Q(-(( !raR 5 kise!!8esz'ltsg, 2@-ek *ellegg$r!*e +ere#eke!! 5

*ellegg$r!e szi++etrik6s3ne+ 8'gg a 8esz'ltsg 9olaritstl

aR !3-33.bra

A JcR elle#lls#ak ltzsa =a9 %s jellerb%je =b

5 2@-eket trcsa s r#8or+!an gyrt*k Q(-(>!raR

5 k'l$nleges ellenllsokk$z tartozik +g a 8otoellenlls s a +gneses teret rzkel&ellenlls3 +elyekkel az elektronikai tan6l+nyaink sorn is+er

a9!R 9

3-3:.bra

ke#'nk +a*# +eg Trsa =a %s r8, =b9 fr(j8 JcR> ala($#t a JcR rajzjel=9


79/576

Ellen-r"- k#rd#sek #s 'eladatok

/ Lehet-e villa+ossgot s villa+os energit el&lltani_1 ilyen kt f rsz!&l ll az ra+k$r3 s +i ezek 8ela#ata_( Dogyan hatrozz6k +eg az ra+ irnyt a t$ltshor#oz ala9*n s az ra+k$rala9*n_> Dogyan ka9csol*6k !e az ra+k$r!e az ra++r&t s a 8esz'ltsg+r&t_0 ilyen a * 8esz'ltsg+r& s a * ra++r&_4 5z h+ t$rvnynek hro+ +ate+atikai alak*a is van ilyen 8izikai tartal+at 8e*eznek

ezek ki_7 it nevez'nk *ellegg$r!nek s +ilyen *ellegg$r!*e van az ellenllsnak_ ikor nevezz'k az ellenllst ter+iszto+ak_/0 Dogyan rhet& el h6zalellenllsnl s rtegel lenllsnl a kvnt rtk_/4 irt rtksor szerint ksztik az ellenllsokat_/7 ilyen rtkek vannak az E /1-es rtksor!an_/


80/576

0A

4. MPNKA' TEL?ESQTMN6 S HATSOK

4.1 Vi!!$"%s "-nk$

5z ra+l t$ltsek energi*a a 8ogyaszt!an a 8elhasznlsi clnak +eg8elel&energiv alak6l 5z energit a t$lts kiegyenlt& hats +rtke vagyis a 8esz'ltsg3 s aztra+l t$lts +ennyisge hatrozza +eg ivel a genertor U 8esz'ltsge / 5s t$lts+6nkavgz& k9essgt +6tat*a +eg3 s 8elhasznlskor " t$lts ra+lik t3 az el8ogyasztott villa+os energia Q -szor nagyo!!:

5 gyakorlat!an Q helyett ink!! az ra+k$ri +ennyisgek (U s ) is+ertek Q $taz W Qlt $ssze8'ggs!&l ki8e*ezve s !ehelyettestve:

W = U l d.

5 +6nka +rtkegysge: 2 Z5Z s W Zs s Qvattszek6n#6+R / s / W/ F+ Fagyo!! egysgei a Tattra QhR s a kiloTattra QkhR Ekkor az i#&t r!an+r*'k / h (4== s3 / kh W /=== Z(4== s 2 (34 Z /=4 s

5 8elhasznlt villa+os energit 8ogyaszts+r&vel +r*'k3 +ely +in#en laks!an

+egtallhat 5 +,szer az U I szorzattal arnyos se!essggel ( U = 1(= 2R egy trcst8orgat3 +ely egy sz+llval van ka9csolat!an 5 sz+ll annl t$!!et +6tat3 +inlgyorsa!!an 8orog a trcsa3 vagyis +inl nagyo!! a 8ogyaszt ra+a =9> illetve +inl tov!! van !eka9csolva a 8ogyaszt

4.# Vi!!$"%s t!@st"ny

4.#.1 A t!@st"ny "g)$t&r%+&s$

5 tel*est+nyt a: W/t $ssze8'ggs!&l 8e*ezhet*'k ki:

: 2W

2U l t

.5z

> > l 3

- -- egyszer6s/test e vegezve:t t

%elhasznlva3 hogy U 2I Z 3 +a*# !ehelyettestve: : 2 U ZI - Z ZI, vagyis


81/576

4%zl(%g (kr% )ram (kr%

$

gyanezI UI helyettestsvel:: - U ZI 2 U ZU , vagyis*

in#ig azt az $ssze8'ggst clszer, hasznlni3 a+elyhez az ra+k$ri +ennyisgek is+ertek 5z 6t!!i kett& azt +6tat*a3 hogy a#ott ellenlls 8ogyaszt esetn atel*est+ny a 8esz'ltsgnek3 illetve az ra+er&ssgnek a ngyzetvel arnyos Q>-/!raR

9UGJ

0

u2

52-

&UV

'>H

> R

(

2

' 3 : H 7XJ9

1

/0

1

=30/o 1= (= >= 0= I

=(AZ

:-1.braA teljeslt(%#) #%)zetese# ar#)sa# a fesz@lts%el %s az

ra(erss%el

Egy ra+k$r!en a villa+os tel*est+nyt a 8esz'ltsgnek s az ra+er&ssgnek a +eg+rsvel3+a*# ezek $sszeszorzsval hatrozhat*6k +eg3 #ek$zvetlen'l is +eg+rhet*'k Tatt+r&vel 5 Tatt+r&nek kt tekercse van 5z ra+ tekercs a 8ogyaszt

ra+t3 a +sik a 8ogyasztn lv& 8esz'ltsget +riQ>-1!raR 5 +,szer ezek szorzatt k9ezi3 s +6tat*a a szorzattal arnyosan tr ki

4.#.# A /%gy$s+tBk t!@st"ny

@

:-'.braA Matt(%r bekt%se

in#en 8ogyasztra +ega#hat egy P(a6 tel*est+ny3 a+elynl nagyo!!at talaktani ne+ k9es Da t$!!et ka9csol6nk r kroso#ik P+a; rtkt a 8ogyasztn 8elt'ntetik Pl >= -os izz3


82/576

+eghatrozza Els&sor!an e+iatt ne+ sza!a# egy /1 2-os ksz'lket 1> 2-tal3 vagy egy//= 2-osat 11= 2-tal +,k$#tetni ivel a tel*est+ny ngyzetesen 8'gg a 8esz'ltsgt&l3


83/576

6

a ktszer nagyo!! 8eszltsghez ne+ ktszer3 hane+ ngyszer nagyo!! tel*est+ny tartozik 5 8ogyaszt +egenge#ett tel*est+nyhez tartoz 8esz'ltsget 'ze+i vagy 'ze+eltetsi 8eszltsgnek nevezz'k Jelle+z& rtkei: laksok!an 1(= 23 'ze+ek!en1(= 2 s >== 23 *r+,vek!en /1 2 vagy 1> 2

Or#e+es +eg*egyezni3 hogy a leg*a!! sza!vny a hlzati 8esz'ltsg rtkt

1(= 2-!an hatrozza +eg 5z * rtkre az ttrs 8okozatosan t$rtnik Qaz er&+,vekneka 8esz'ltsget vente 1 2-tal kell n$velniR3 s 1===-t&l egsz E6r9!an +in#en'tt +r1(= 2 lesz 5 hossz tllsi i#& lehet&v teszi3 hogy a kor!!an gyrtott ksz'lkeketegy #ara!ig +g hasznlni lehessen3 elhasznl#s6k vagy elav6ls6k +iatt a##ig gyiskiker'lnek a hasznlat!l /AA0-t&l csak olyan ksz'lk hozhat kereske#el+i 8orgalo+!a3 a+ely 11= 2-tal s 1(= 2-tal egyarnt +,k$#tethet&

4.#.* E!!n&!!&s%k tr)!)tsg

5z elektronik6s !eren#ezs alkatrszeivel Qa tranzisztorokkal3 ellenllsokkalst!R ltal!an ne+ kvn6nk tel*est+nyt talaktani3 ennek ellenre !enn'k azelektro+os tel*est+ny egy rsze h&v alak6l3 a+elyet az ltal!an csak s6grzssalk9es eltvoltani Q#isszi9lniR $lkatr#s"ekn#l ezrt teljestm#n! hel!ett terhelhet-s#r-l %es"#l,nk)

5 terhelhet&sg az alkatrszek 8ontos *elle+z&*e3 +elyet P#-vel *el$l'nk Pd a" alena!o%% elektromos teljestm#n!& amel! a" alkatr#s"%en h-v# alak/lhat)

5z ellenllsoknl a terhelhet&sget ki8e*ez& :#-nek csak sza!vnyostott rtkeivannak :,-t els&sor!an az ellenlls geo+etriai +rete s a v#&!evonat anyaga hatrozza +eg 5 nagyo!! +ret, ellenllsnak ltal!an a terhelhet&sge is nagyo!! ?za!

vnyos kise!! rtkek: 1 3 =30 3 =310 3 =3/ s =3=0 / -nl nagyo!!terhelhet&sg, ellenllsok is lteznek Q9l 1 3 > 3 4 3 < 3 /= st!R3 #e ilyeneket+a +r ritk!!an hasznl6nk

?z+tsok!an +in#ig a sza!vnyos rtkekhez Qa lehetsges k$vetkez& nagyo!!hozR kell kerekteni Da sz+ts6nk szerint az ra+k$r'nkh$z 9l / k\-os =31< tel*est+ny, ellenlls sz'ksges3 akkor ezt ne+ sza!a# vgere#+nynek el8oga#ni3 +ertilyen terhelhet&sg, nincs Fe+ vlaszthat*6ka =310 -os sza!vnyos rtket se+3 +ert !r 1nagyon k$zel van a =31< -hoz3 t,lterheliks +egg Ilyenkor a k$vetkez& nagyo!!

sza!vnyos rtket3 eset'nk!en a =30 -otkell vlasztani:d$t a 8ogyaszt ra+nak s 8esz'lts

gnek $sszeszorzsval3 :d 2 U ZI-vel sz+that*6k @en#ezz'k ezt t I-re^

I 2 &,.

;

P# a 8ogyasztra *elle+z& llan# rtk3 ezrt az $ssze8'ggst a *ellegg$r!e !r-

7:-3.bra

A ,$ssz$&$Ps teljest(%#) rb%je

"$&erbla


84/576

64

(alak(#

%z(%g

zolsra hasznlt koor#intaren#szer!en !rzolva hi9er!olt ka96nk Q>-(!raR 5 hi9er!ola 9ont*ai +eg+6tat*k3 hogy+ekkora lehet a#ott 8esz'ltsg

esetn a legnagyo!! ra+er&ssg3 a#ott ra+er&ssgnl 9e#iga legnagyo!! 8esz'ltsg lyan$sszetartoz U s 1 rtkek3a+elyek a g$r!e 8elett helyezke#nek el3 ne+ 8or#6lhatnak el&3vagyis ez tiltott ter'let

5z >->!ra a >7 \-os sa /== \-os ellenllsok *ellegg$r!*t +6tat*a 5 koor#inta

ren#szer!en a =310 -os s a=30 -os tel*est+nyhez tartoz hi9er!ola is 8el van t'ntetve

/U5V

=3/0

=3/ 1;;Y

=3=0

1 ( > 0 4 7 < A /= 7 +

:-:.brac$ssz$&$Ps rb%k %s elle#lls jellerb%k

Jl lthat3 hogy a /== \-os =30 -os ellenllsra leg8el*e!! 73=7 2 ka9csolhat3 sekkor az ra+a =3=7=7 5 lesz 5 kett& szorzata: =30

4.* H$t&s/%k

in#en talakt - gy a 8ogyaszt is - a!et9llt villa+os energinak csak egy rszt k9es a kvnt 8or+* energiv alaktani 5zenergia egy rsze ne+ hasznosthat +s energiv alak6l3 +ely vesztesgknt *elentkezik Q>-0!raR 5 vesztesget v -vel *el$l*'k 5 hasznostott h energit a !e8ektetett !e energihoz viszonytva a hats8okot ka9*6k:

:-H.braA bet&llt e#er$a e) r%sze #e(

"asz#st"atP

h [ !e ezrt a hats8ok kise!! l-nl: 9 [ / 5 hats8okot -!an is +ega#hat*6k 9 2 /*elenti a /==-ot Qnincs vesztesgR3 az 9 2 =3=7 9e#ig 7 -ot *elent

5 hats8ok rtel+ezhet& tel*est+nyre is:


85/576

63

5 villa+os ksz'lkek hats8Aka ltal!an * Egy villany+otor 9l 4=-0 2 %ontos:

Cel*est+ny sz+tsakor +in#ig ?I ala9egysgek!en kell !ehelyettesteni3 vagyis a k\

-!an3 +2-!an vagy +5-!an +ega#ott rtkeket \-ra3 2-ra s 5-ra kell talaktani^

Ellen-r"- k#rd#sek

/ Dogyan sz+t*6k ki az ra+k$ri a#atok!l a villa+os +6nkt s tel*est+nyt_1 ilyen +rtkegysgeit hasznl*6k a villa+os +6nknak s a tel*est+nynek_( ilyen 8el9ts, s hogyan +r a Tatt+r&_> it nevez'nk 'ze+eltetsi 8esz'ltsgnek s +ilyen *elle+z& rtkei vannak_0 ilyen sza!vnyos terhelhet&sggel ren#elkeznek az ellenllsok_

4 it nevez'nk #isszi9cis g$r!nek s +ilyen +ate+atikai 8'ggvny r*a le_7 ekkora a villa+os !eren#ezsek hats8oka_


86/576


87/576

6

. ASSZQV VILLAMOS HLZATOK

.1 A 8i!!$"%s )&!B+$t%k (s%0%rt%st&s$

Azt az ra+k$rt3 a+ely!en t$!! 8ogyaszt vagy genertor tallhat3 $sszetettra+k$rnek vagy villa+os hlzatnak nevezz'k 5z ra+k$ri ele+ek sorosan s 9rh6za+osan3 +a*# az gy kialaktott ren#szerek is+t sorosan s 9rh6za+osan ka9csol#hatnak egy+ssal

Energia szerint aktv s 9asszv hlzatot k'l$n!$ztet'nk +eg Passzv az a hlzat3 a+ely!en csak 8ogyaszt tallhat3 +g az aktv genertort is tartal+az 5z el&z&ek!en +egis+ert egyszer, ra+k$r a legegyszer,!! aktv hlzat

Hso9ortosthatk a hlzatok 9l6sok szerint is Pl6snak nevezz'k a hlzatnakazt a 9ont*t3 a+elyet azrt hozt6nk ltre3 hogy o#a *a!! ra+k$ri ele+et csatlakoztass6nk 5z elektronik!an alkal+azott hlzatok ltal!an 1 vagy > 9l6ssal ren#elkeznek3 +elyeket ezrt kt9l6soknak3 illetve ngy9l6soknak nevez'nk )t9l6s 9l azellenlls3 vagy a genertor3 #e ngy9l6sok az er&st&k3 +ert 1 !e+eneti s 1 ki+eneti9l6ssal ren#elkeznek 5 kt- s ngy9l6s is lehet aktv s 9asszv is3 h+ t$rvnyeala9*n lineris s ne+lineris E!!en a 8e*ezet!en els&sor!an 9asszv lineriskt9l6sokkal 8oglalkoz6nk

5 sza!a# 9l6sok +egsz'ntetst lezrsnak nevezz'k3 +elyet legk$nnye!!en Zegy ellenllssal3 vagy egy genertorral valsthat6nk +eg 5z egyszer, ra+k$r!en agenertort +int aktv kt9l6st 9l egy ellenlls Qa 8ogyasztR3 az ellenllst +int 9asszvkt9l6st 9e#ig a genertor zr*a le

Fevezetes lezrs a szaka#s s a r$vi#zr ?zaka#s esetn a 9l6sokra vgtelenellenlls ka9csol#ik Qlnyeg!en sza!a#on +ara#nakR3 +g a r$vi#zr ellenllsa n6lla

.# Kir())%// tr8nyk

F)5)4 $ (s%"B0%nti tr8ny

Egy tetsz&legesen !onyol6lt hlzat !r+ely ele+re k'l$n-k'l$n alkal+azhat azegyszer, ra+k$rnl +egis+ert h+ t$rvny3 hiszen ez az $sszetartoz U, I s +ennyisgek k$z$tti ka9csolatot +6tat*a +eg C$!! ele+!&l ll ren#szer!en a)irchho88 t$rvnyek ny*tanak segtsget

)irchho88 ^ t$rvnye 9rh6za+os QelgazR ra+k$r$kre vonatkozik 5z elgazsnl cso+9ont keletkezik Q0-/!raR 5 t$rvny rtel+!en a cso+9ont!a !e8oly ra+ok $sszege +egegyezik az onnan el8oly ra+ok $sszegvel:


88/576

1 2 =1

13 =2)7

Da az ra+okat irny6k ala9*n el&*ellel lt*6k el3 9l a s(Pt!e8el 8olyt 9ozitvnak3 a ki8el 8olyt 9e#ig negatvnak tekint- //

*'k3 akkor a !e- s ki8oly ra+ok $sszege n6lla lesz: - ---a::----3

9 [ /1 [ " -1W =3 vagy t$+$re!!en: .J W =

5z / t$rvnyt cso+9onti t$rvnynek is nevezz'k@a*zokon a cso+9ontot k! 1 ++ t+r&*, !e8ekettett

k$rrel *el$l*'k 5 cso+9ont egy!en az elektro+os k$ts helytis *el$li

gergely istván - elektrotechnika

Documents